JP3592310B2 - Magnesium-based alloy wire and method of manufacturing the same - Google Patents

Magnesium-based alloy wire and method of manufacturing the same Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高靭性のマグネシウム基合金ワイヤおよびその製造方法に関するものである。さらに、マグネシウム基合金ワイヤを用いたばねに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
マグネシウム基合金は、アルミニウムよりも軽く、比強度、比剛性が鋼やアルミニウムよりも優れており、航空機部品、自動車部品などの他、各種電気製品のボディーなどにも広く利用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、Mgおよびその合金は、最密六方格子構造であるため延性に乏しく、塑性加工性が極めて悪い。そのため、Mgおよびその合金のワイヤを得ることは極めて困難であった。
【0004】
また、鋳造材の熱間圧延や熱間押出しによって丸棒が得られるものの、靭性がなく、絞り値は15%に満たないもので、例えば冷間でのばね加工などには適さなかった。さらに、マグネシウム基合金を構造材に適用する場合、一般的な構造材と比較して、YP比(0.2%耐力/引張強度)や捻り降伏比τ0.2/τmax(捻り試験における0.2%耐力τ0.2の最大せん断応力τmaxに対する比)が劣る。
【0005】
一方、特開平7−3375号公報には、Mg−Zn−X系(X:Y、Ce、Nd、Pr、Sm、Mm)の高強度のマグネシウム基合金が開示され、600MPa〜726MPaの強度を得ている。また、靭性に関しては、密着曲げのテストが行なわれている。
【0006】
しかし、ここで得られる材料形状は、直径6mm、長さ270mmの短い棒材にすぎず、記述されている方法(粉末の押し出し)で長尺のワイヤを得ることはできない。また、Y、La、Ce、Nd、Pr、Sm、Mm等の添加元素を数原子%オーダーで含むため、高コストであるだけでなく、リサイクル性にも劣る。
【0007】
さらに、Journal of materials science letters 20,2001,457−459には、AZ91合金の鋳造材における疲労強度の記述があり、約20MPa程度と極めて低い。日本機械学会第72期全国大会公演論文集I、P35〜P37には、AZ21合金押し出し材の回転曲げ疲労試験結果が記述されており、10回までの評価ではないものの、100MPaの疲労強度であることを示している。また、軽金属学会第99回秋期大会公演概要(2000)P73〜P74には、AE40、AM60およびACaSr6350pのチクソモールディングによる成形材の回転曲げ疲労特性が記述されている。しかし、室温での疲労強度は、それぞれ65MPa、90MPa、100MPaである。すなわち、マグネシウム基合金の回転曲げ疲労強度では、100MPaを越える疲労強度は得られていない。
【0008】
従って、本発明の主目的は、強度と靭性に優れたマグネシウム基合金のワイヤと、その製造方法、ならびにマグネシウム基合金ワイヤを用いたばねを提供することにある。
【0009】
また、本発明の他の目的は、YP比やτ0.2/τmaxが高いマグネシウム基合金のワイヤと、その製造方法を提供することにある。
【0010】
さらに、本発明の別の目的は、100MPaを越える高い疲労強度を有するマグネシウム基合金ワイヤと、その製造方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、通常は困難なマグネシウム基合金の引き抜き加工について種々の検討を行った結果、引き抜き加工時の加工温度を特定し、さらに必要に応じて所定の熱処理を組み合わせることで、強度と靭性に優れるワイヤを得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0012】
(マグネシウム基合金ワイヤ)
すなわち、本発明マグネシウム基合金ワイヤの第1の特徴は、下記の(A)〜(E)のいずれかの化学成分からなるマグネシウム基合金ワイヤであって、直径dを0.1mm以上10.0mm以下、長さLを1000d以上、引張強度を220MPa以上、絞りを15%以上、伸びを6%以上としたことにある。
【0013】
(A)質量%で、Al:2.0〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含むマグネシウム基合金
(B)質量%で、Al:2.0〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、さらにZn:0.5〜2.0%、Si:0.3〜2.0%から選択される元素を1種以上含むマグネシウム基合金
(C)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%を含むマグネシウム基合金
(D)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%を含み、さらにMn:0.5〜2.0%を含むマグネシウム基合金
(E)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、希土類元素:1.0〜3.0%を含むマグネシウム基合金
【0014】
このワイヤに用いられるマグネシウム基合金には、鋳造用マグネシウム基合金と展伸用マグネシウム基合金のいずれも利用することができる。より具体的には、例えば、ASTM記号におけるAM系、AZ系、AS系、ZK系、EZ系などが利用できる。上記化学成分の他にはMgおよび不純物が含まれる合金として利用されることが一般的である。不純物には、Fe、Si、Cu、Ni、Caなどが挙げられる。
【0015】
AM系におけるAM60はAl:5.5〜6.5%、Zn:0.22%以下、Cu:0.35%以下、Mn:0.13%以上、Ni:0.03%以下、Si:0.5%以下を含有するマグネシウム基合金である。AM100はAl:9.3〜10.7%、Zn:0.3%以下、Cu:0.1%以下、Mn:0.1〜0.35%、Ni:0.01%以下、Si:0.3%以下を含有するマグネシウム基合金である。
【0016】
AZ系におけるAZ10は質量%でAl:1.0〜1.5%、Zn:0.2〜0.6%、Mn:0.2%以上、Cu:0.1%以下、Si:0.1%以下、Ca:0.4%以下を含有するマグネシウム基合金である。AZ21は質量%でAl:1.4〜2.6%、Zn:0.5〜1.5%、Mn:0.15〜0.35%、Ni:0.03%以下、Si:0.1%以下を含有するマグネシウム基合金である。AZ31はAl:2.5〜3.5%、Zn:0.5〜1.5%、Mn:0.15%〜0.5%、Cu:0.05%以下、Si:0.1%以下、Ca:0.04%以下を含有するマグネシウム基合金である。AZ61はAl:5.5〜7.2%、Zn:0.4〜1.5%、Mn:0.15〜0.35%、Ni:0.05%以下、Si:0.1%以下を含有するマグネシウム基合金である。AZ91はAl:8.1〜9.7%、Zn:0.35〜1.0%、Mn:0.13%以上、Cu:0.1%以下、Ni:0.03%以下、Si:0.5%以下を含有するマグネシウム基合金である。
【0017】
AS系におけるAS21は、質量%でAl:1.4〜2.6%、Zn:0.1%以下、Cu:0.15%以下、Mn:0.35〜0.60%、Ni:0.001%、Si:0.6〜1.4%を含有するマグネシウム基合金である。AS41はAl:3.7〜4.8%、Zn:0.1%以下、Cu:0.15%以下、Mn:0.35〜0.60%、Ni:0.001%以下、Si:0.6〜1.4%を含有するマグネシウム基合金である。
【0018】
ZK系におけるZK60はZn:4.8〜6.2%、Zr:0.4%以上を含有するマグネシウム基合金である。
【0019】
EZ系におけるEZ33はZn:2.0〜3.1%、Cu:0.1%以下、Ni:0.01%以下、RE:2.5〜4.0%、Zr:0.5〜1%を含有するマグネシウム基合金である。ここで、REは希土類元素であり、通常はPrとNdの混合物が利用されることが多い。
【0020】
マグネシウム単体では十分な強度を得ることが難しいが、上記の化学成分を含むことで好ましい強度が得られる。また、後述する製造方法により靭性にも優れたワイヤを得ることができる。
【0021】
そして、上記の引張強度、絞り、伸びを具えることで、強度と靭性を兼ね備え、ばね加工などの後加工を容易に行うことができる。より好ましい引張強度はAM系、AZ系、AS系、ZK系では250MPa以上、さらに好ましくは300MPa以上、特に好ましくは330MPa以上である。EZ系でのより好ましい引張強度は250MPa以上である。
【0022】
また、より好ましい絞りは30%以上、特に好ましくは40%以上である。中でも、AZ31は絞り40%以上を達成するのに好適な化学成分である。さらに、Al:0.1〜2.0%未満、Mn:0.1〜1.0%を含むマグネシウム基合金も絞り30%以上を達成するのに好ましい化学成分である。Al:0.1〜2.0%未満、Mn:0.1〜1.0%を含むマグネシウム基合金のより好ましい絞りは40%以上、特に好ましい絞りは45%以上である。そして、より好ましい伸びは10%以上、引張強度は280MPa以上である。
【0023】
本発明マグネシウム基合金ワイヤの第2の特徴は、上記の化学成分のマグネシウム基合金ワイヤであって、YP比を0.75以上としたことにある。
【0024】
YP比は「0.2%耐力/引張強度」で表される比率である。マグネシウム基合金を構造材として適用する場合、高強度であることが望まれる。その際、実際の使用限界は引張強度ではなく0.2%耐力の大きさによって決定されることから、高強度のマグネシウム基合金を得るためには、引張強度の絶対値を上げることだけでなく、YP比を大きくする必要がある。従来、AZlO合金やAZ21合金などの展伸材では、熱間押し出しによって丸棒が得られてはいるが、その引張強度は200〜240MPaであり、YP比(0.2%耐力/引張強度)は0.5〜0.75未満である。本発明では、引き抜き加工時、加工温度、加工温度への昇温速度、加工度、線速を特定したり、引き抜き加工後に所定の熱処理を施すことでYP比が0.75以上のマグネシウム基合金ワイヤを得ることができる。
【0025】
例えば、加工温度への昇温速度:1℃/sec〜100℃/sec、加工温度:50℃以上200℃以下(より好ましくは150℃以下)、加工度:10%以上、線速:1m/sec以上で引き抜き加工を行うことで、YP比が0.90以上のマグネシウム基合金ワイヤを得ることができる。さらに、上記引き抜き加工後に冷却し、温度:150℃以上300℃以下、保持時間:5min以上の熱処理を施すことで、YP比が0.75以上0.90未満のマグネシウム基合金ワイヤを得ることができる。YP比は大きい方が強度に優れるが、後加工が必要な場合には加工性に劣ることになるため、0.75以上0.90未満のマグネシウム基合金ワイヤは、特に製造性をも考慮すると実用的である。より好ましいYP比は0.80以上0.90未満である。
【0026】
本発明マグネシウム基合金ワイヤの第3の特徴は、上記の化学成分のマグネシウム基合金ワイヤであって、捻り試験における0.2%耐力τ0.2の最大せん断応力τmaxに対する比τ0.2/τmaxを0.50以上としたことにある。
【0027】
コイルばねのような捻り特性が影響する用途に関しては、引っ張り時のYP比だけでなく、捻り降伏比、すなわちτ0.2/τmaxの大きいことが重要となる。本発明では、引き抜き加工時、加工温度、加工温度への昇温速度、加工度、線速を特定したり、引き抜き加工後に所定の熱処理を施すことでτ0.2/τmaxが0.50以上のマグネシウム基合金ワイヤを得ることができる。
【0028】
例えば、加工温度への昇温速度:1℃/sec〜100℃/sec、加工温度:50℃以上200℃以下(より好ましくは150℃以下)、加工度:10%以上、線速:1m/sec以上で引き抜き加工を行うことで、τ0.2/τmaxが0.60以上のマグネシウム基合金ワイヤを得ることができる。さらに、上記引き抜き加工後に冷却し、さらに温度:150℃以上300℃以下、保持時間:5min以上の熱処理を施すことで、τ0.2/τmaxが0.50以上0.60未満のマグネシウム基合金ワイヤを得ることができる。
【0029】
本発明マグネシウム基合金ワイヤの第4の特徴は、上記化学成分のマグネシウム基合金ワイヤであって、ワイヤを構成する合金の平均結晶粒径を10μm以下としたことにある。
【0030】
マグネシウム基合金の平均結晶粒径を微細化し、強度と靭性がバランスしたマグネシウム基合金ワイヤとすることで、ばね加工などの後加工を容易に行うことができる。平均結晶粒径の制御は、主に引き抜き加工時の加工温度を調整することにより行う。
【0031】
特に、平均結晶粒径が5μm以下の微細な結晶構造とすれば、より一層強度と靭性がバランスしたマグネシウム基合金ワイヤを得ることができる。平均結晶粒径が5μm以下の微細な結晶構造は、引き抜き加工後に好ましくは200℃以上300℃以下、さらに好ましくは250℃以上300℃以下の熱処理を施すことで得ることができる。さらに、平均結晶粒径が4μm以下の微細な結晶構造は、疲労特性を向上させることができる。
【0032】
本発明マグネシウム基合金ワイヤの第5の特徴は、上記化学成分のマグネシウム基合金ワイヤであって、ワイヤを構成する合金の結晶粒径が、微細な結晶粒と粗大な結晶粒の混粒組織としたことにある。
【0033】
結晶粒を混粒組織とすることで、強度と靭性を兼ね備えたマグネシウム基合金ワイヤを得ることができる。混粒組織の具体例としては、3μm以下の平均粒径を持つ微細な結晶粒と、15μm以上の平均粒径を持つ粗大な結晶粒との混合組織が挙げられる。中でも3μm以下の平均粒径を有する結晶粒の面積率を全体の10%以上とすることで、一層強度と靭性に優れるマグネシウム基合金ワイヤを得ることができる。このような混粒組織は後述する引き抜き加工と熱処理の組合せにより得ることができる。特に、その熱処理は100〜200℃で行うことが好ましい。
【0034】
本発明マグネシウム基合金ワイヤの第6の特徴は、上記の化学成分のマグネシウム基合金ワイヤであって、ワイヤを構成する合金の表面粗さをRz≦10μmとしたことにある。
【0035】
表面が平滑なマグネシウム基合金ワイヤを得ることで、このワイヤを用いてばね加工なども容易に行うことができる。ワイヤ表面粗さの制御は、主に引き抜き加工時の加工温度を調整することにより行うことができる。その他、引き抜き速度や潤滑剤の選定などの伸線条件によっても表面粗さは影響を受ける。
【0036】
本発明マグネシウム基合金ワイヤの第7の特徴は、上記の化学成分のマグネシウム基合金ワイヤであって、ワイヤ表面の軸方向残留引張応力を80MPa以下としたことにある。
【0037】
ワイヤ表面の軸方向残留引張応力が80MPa以下であれば、後工程での変形加工や切削加工における加工精度を十分に確保することができる。軸方向残留引張応力の調整は、引き抜き加工条件(温度、加工度)およびその後の熱処理条件(温度、時間)などで調整することができる。特に、ワイヤ表面の軸方向残留引張応力を10MPa以下とすることで、疲労特性に優れたマグネシウム基合金ワイヤを得ることができる。
【0038】
本発明マグネシウム基合金ワイヤの第8の特徴は、上記の化学成分のマグネシウム基合金ワイヤであって、圧縮引張の繰り返し振幅応力を1×10回付与した場合の疲れ強さが105MPa以上としたことにある。
【0039】
このような疲労特性を具えるマグネシウム基合金ワイヤを得ることで、高い疲労特性が要求されるばね、携帯家電製品の補強用フレーム、ねじなどの幅広い分野にマグネシウム基合金を利用することができる。この疲労特性を具えたマグネシウム基合金ワイヤは、引き抜き加工後に150〜250℃の熱処理を行うことで得ることができる。
【0040】
本発明マグネシウム基合金ワイヤの第9の特徴は、上記の化学成分のマグネシウム基合金ワイヤであって、ワイヤの偏径差を0.01mm以下としたことにある。偏径差は、ワイヤの同一断面における径の最大値と最小値との差である。偏径差を0.01mm以下とすることで、自動溶接機での利用を容易にすることができる。また、ばね用ワイヤでは、偏径差を0.01mm以下とすることで、安定したばね加工が可能になり、ばね特性が安定する。
【0041】
本発明マグネシウム基合金ワイヤの第10の特徴は、上記の化学成分のマグネシウム基合金ワイヤであって、ワイヤの横断面形状を非円形としたことにある。
【0042】
ワイヤの断面形状は最も一般的には円形である。しかし、靭性にも優れる本発明ワイヤでは円形に限らず、断面が楕円や矩形・多角形の異形ワイヤとすることも容易にできる。ワイヤの断面形状を非円形にするには、ダイスの形状を変えることで容易に対応できる。このような異形ワイヤは眼鏡フレームや携帯電子機器のフレーム補強材等への適用に適する。
【0043】
(マグネシウム基合金溶接線)
上記のワイヤは溶接線として利用することができる。特に、リールに巻き取った溶接線を引き出して自動溶接機において使用するのに好適である。溶接線としては、化学成分をAM系、AZ系、AS系、ZK系のマグネシウム合金線、特に上記化学成分(A)〜(C)とすることが好適である。また、線径は0.8〜4.0mmとすることが好ましい。さらに、引張強度も330MPa以上とすることが望ましい。このような線径と引張強度を具えることで、溶接線としてリールへの巻き取りや引き出しが支障なく行える。
【0044】
(マグネシウム基合金ばね)
本発明マグネシウム基合金ばねは、上記のマグネシウム基合金ワイヤをばね加工したことを特徴とする。
【0045】
上述のマグネシウム基合金ワイヤは強度と靭性の双方を兼備しているため、何ら支障なくばね加工することができる。特に、冷間にてばね加工を行うこともできる。
【0046】
(マグネシウム基合金ワイヤの製造方法)
そして、本発明マグネシウム基合金ワイヤの製造方法は、上記(A)〜(E)のいずれかの化学成分からなるマグネシウム基合金の原料母材を用意する工程と、この原料母材を引き抜き加工することで線状に加工する工程とを具えることを特徴とする。
【0047】
本発明方法により、ばね加工等の後加工が容易であり、携帯家電製品等の補強用フレーム材や、長尺の溶接機、ねじ等として有効利用できるワイヤを得ることができる。特に、直径の1000倍以上の長さを有するワイヤを容易に製造することができる。
【0048】
原料母材は、鋳造または押出しなどにより得られたバルク材や棒材を利用することができる。引き抜き加工は、原料母材を穴ダイスもしくはローラーダイス等に通すことで行う。この引き抜き加工は、加工温度を50℃以上、より好ましくは100℃以上として加工を行うことが好ましい。加工温度を50℃以上とすることでワイヤの加工が容易となる。但し、加工温度が高くなると、強度低下を招くため、加工温度は300℃以下が好ましい。より好ましい加工温度は200℃以下、さらに好ましい加工温度は150℃以下である。本発明では、ダイスの前にヒータを設置して、ヒータの加熱温度を加工温度としている。
【0049】
この加工温度への昇温速度は、1℃/sec〜100℃/secとすることが好ましい。また、引き抜き加工の線速は1m/min以上が好適である。
【0050】
引き抜き加工は、穴ダイスまたはローラダイスを複数用いて、多段階に行うこともできる。この繰り返し多パスの引き抜き加工を行うことで、より細径のワイヤを得ることができる。特に、直径6mm未満のワイヤも容易に得られる。
【0051】
一回の引き抜き加工における断面減少率は10%以上が好ましい。低加工度では得られる強度が小さいため、10%以上の断面減少率の加工を行うことで、容易に適切な強度と靭性のワイヤを得ることができる。より好ましい1パス当たりの断面減少率は20%以上である。ただし、加工度が大きくなりすぎると実際に加工できないため、1パス当たりの断面減少率の上限は30%程度以下である。
【0052】
さらに、引き抜き加工におけるトータルの断面減少率は15%以上であることが好適である。より好ましいトータル断面減少率は25%以上である。このようなトータル断面減少率の引き抜き加工と後述する熱処理との組合せにより、金属組織を混粒組織または微細結晶化でき、強度と靭性を兼ね備えたワイヤを得ることが可能になる。
【0053】
また、引き抜き加工後の冷却速度は0.1℃/sec以上が好ましい。この下限値を下回ると結晶粒の成長を促進してしまう。冷却手段には衝風などが挙げられ、速度の調整は風速、風量などにより行うことができる。
【0054】
さらに、引き抜き加工の後、ワイヤを100℃以上300℃以下に加熱することで、靭性を向上させることができる。より好ましい加熱温度は150℃以上300℃以下である。この加熱温度の保持時間は5〜20分程度が好ましい。この加熱焼鈍は、引き抜き加工で導入された歪みの回復及び再結晶を促進させる。この引き抜き加工後の焼鈍を行う場合、引き抜き加工温度は50℃未満でも良い。引き抜き加工温度を30℃以上程度とすることで、引き抜き加工自体は可能であり、その後に焼鈍を施すことで靭性を大幅に改善することができる。
【0055】
すなわち、引き抜き加工後の焼鈍を行うことで、伸びが12%以上、絞りが40%以上、YP比が0.75以上0.90未満およびτ0.2/τmaxが0.50以上0.60未満の少なくとも一つの特性を具えたマグネシウム基合金を得ることに好適である。
【0056】
さらに、▲1▼圧縮引張の繰り返し振幅応力を1×10回付与した場合の疲れ強さが105MPa以上であるマグネシウム基合金ワイヤ、▲2▼ワイヤ表面の軸方向残留引張応力を10MPa以下としたマグネシウム基合金ワイヤ、▲3▼平均結晶粒径4μm以下のマグネシウム基合金ワイヤを得るには、引き抜き加工後に150〜250℃の熱処理を行うことが好適である。
【0057】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
(実施例1)
質量%で、Al:3.0%、Zn:1.0%、Mn:0.15%を含み、残部がMgおよび不純物からなるマグネシウム合金(ASTM記号AZ−31合金相当材)の押出材(φ6.0mm)を用いて、種々の条件で穴ダイスによる引き抜き加工を行い、ワイヤを作製した。加工温度は、穴ダイス前に設置したヒータの加熱温度とした。加工温度への昇温速度は1〜10℃/sec、引き抜き加工の線速は2m/minである。また、引き抜き加工後の冷却は衝風冷却にて行った。平均結晶粒径は、ワイヤの断面組織を顕微鏡にて拡大し、視野内における複数の結晶の粒径を測定して、その平均値を求めた。引き抜き加工後のワイヤの直径は4.84〜5.85mm(断面減少率19%の加工では5.4mm、断面減少率5〜35%では5.85〜4.84mm)である。加工温度を変化させた場合に得られたワイヤの特性を表1に、断面減少率を変化させた場合に得られたワイヤの特性を表2に示す。
【0058】
【表1】

Figure 0003592310
【0059】
【表2】
Figure 0003592310
【0060】
表1をみると、引き抜き加工前の押出材の靭性は、絞り19%、伸び4.9%である。これに対して、50℃以上の温度で引き抜き加工を行った本発明例は、50%以上の絞り値と8%以上の伸びを有している。更には、引き抜き加工前の強度を上回っており、強度を上げた状態で、高靭性化が達成されている。
【0061】
また、引き抜き加工温度が250℃以上では、強度の上昇率は小さい。従って、50℃から200℃の加工温度で、優れた強度と靭性バランスを示すことがわかる。一方、20℃の室温での引き抜き加工は、断線のため加工できなかった。
【0062】
表2をみると、断面減少率5%の加工度では、絞り、伸び共に低い値であるが、10%以上の加工度になると40%以上の絞り値、8%以上の伸びを得ている。また、断面減少率35%の加工度では引き抜き加工はできなかった。このことから加工度10%以上30%以下の引き抜き加工によって優れた靭性を示すことがわかる。
【0063】
得られたワイヤは、長さが直径の1000倍以上であり、多パスの繰り返し加工も可能であった。また、本発明例の平均結晶粒径は、いずれも10μm以下、表面粗さRzは、10μm以下であった。さらに、ワイヤ表面の軸方向残留引張応力をX線回折法により求めたところ、本発明例はいずれも80MPa以下であった。
【0064】
(実施例2)
質量%で、Al:6.4%、Zn:1.0%、Mn:0.28%を含み、残部がMgおよび不純物からなるマグネシウム合金(ASTM記号AZ−61合金相当材)の押出材(φ6.0mm)を用いて、種々の条件で穴ダイスによる引き抜き加工を行った。加工温度は、穴ダイス前に設置したヒータの加熱温度とした。加工温度への昇温速度は1〜10℃/sec、引き抜き加工の線速は2m/minである。また、引き抜き加工後の冷却は衝風冷却にて行った。平均結晶粒径は、ワイヤの断面組織を顕微鏡にて拡大し、視野内における複数の結晶の粒径を測定して、その平均値を求めた。引き抜き加工後のワイヤの直径は4.84〜5.85mm(断面減少率19%の加工では5.4mm、断面減少率5〜35%では5.85〜4.84mm)である。加工温度を変化させた場合に得られたワイヤの特性を表3に、断面減少率を変化させた場合に得られたワイヤの特性を表4に示す。
【0065】
【表3】
Figure 0003592310
【0066】
【表4】
Figure 0003592310
【0067】
表3をみると、引き抜き加工前の押出材の靭性は、絞り15%、伸びも3.8%と低い。これに対して、50℃以上の温度で引き抜き加工を行った本発明例は、50%以上の絞り値と8%以上の伸びを有している。更には、引き抜き加工前の強度を上回っており、強度を上げた状態で、高靭性化が達成されている。
【0068】
また、引き抜き加工温度が250℃以上では、強度の上昇率は小さい。従って、50℃から200℃の加工温度で、優れた強度と靭性のバランスを示すことがわかる。一方、20℃の室温での引き抜き加工は、断線のため加工できなかった。
【0069】
表4をみると、断面減少率5%の加工度では、絞り、伸び共に低い値であるが、10%以上の加工度になると40%以上の絞り値、8%以上の伸びを得ている。また、断面減少率35%の加工度では引き抜き加工はできなかった。このことから加工度10%以上30%以下の引き抜き加工によって優れた靭性を示すことがわかる。
【0070】
得られたワイヤは、長さが直径の1000倍以上であり、多パスの繰り返し加工も可能であった。また、本発明例の平均結晶粒径は、いずれも10μm以下、表面粗さRzは、10μm以下であった。
【0071】
(実施例3)
実施例1および2で得られたワイヤおよび、同径の押出材を用いてばね加工を行った。直径5.0mmのワイヤを用い、バネ外径40mmのばね加工を行い、ばね加工の可否と材料の平均結晶粒径および表面粗さとの関係を調べた。平均結晶粒径の調整及び表面粗さの調整は主に引き抜き加工時の加工温度の調整により行った。本発明例における加工温度は50〜200℃である。平均結晶粒径は、ワイヤの断面組織を顕微鏡にて拡大し、視野内における複数の結晶の粒径を測定して、その平均値を求めた。表面粗さはRzにより評価した。その結果を表5に示す。
【0072】
【表5】
Figure 0003592310
【0073】
(実施例4)
質量%で、Al:6.4%、Zn:1.0%、Mn:0.28%を含み、残部がMgおよび不純物からなるマグネシウム合金(ASTM記号AZ61合金相当材)の押出材(φ6.0mm)を用いて、加工温度35℃、断面減少率(加工度)27.8%の引き抜き加工を実施した。加工温度は、穴ダイス前に設置したヒータの加熱温度とした。加工温度への昇温速度は1〜10℃/sec、引き抜き加工の線速は5m/minである。また、冷却は衝風冷却にて行った。冷却速度は0.1℃/sec以上である。その結果、得られたワイヤは引張強度460MPa、絞り15%、伸び6%の特性を示した。このワイヤを、100℃から400℃の温度で15分間焼鈍し、引張特性を測定した結果を表6に示す。
【0074】
【表6】
Figure 0003592310
【0075】
表6を見てわかるように、焼鈍によって若干の強度低下を伴うものの、伸び、絞りの靭性が大幅に回復することがわかる。すなわち、伸線加工後に100〜300℃で焼鈍すれば、330MPa以上の引張強度を維持しつつ、靭性回復に極めて効果的である。400℃の焼鈍でも300MPa以上の引張強度が得られ、十分な靭性が得られている。特に、引き抜き加工後に100〜300℃焼鈍を施すことで、引き抜き加工温度が50℃未満でも靭性に優れたワイヤを得ることができる。
【0076】
(実施例5)
質量%で、Zn:5.5%、Zr:0.45%を含み、残部がMgおよび不純物からなるマグネシウム合金(ASTM記号ZK60合金相当材)の押出材(φ6.0mm)を用いて、種々の条件で穴ダイスによる引き抜き加工を行った。加工温度は、穴ダイス前に設置したヒータの加熱温度とした。加工温度への昇温速度は1〜10℃/sec、引き抜き加工の線速は5m/minである。また、冷却は衝風冷却にて行った。本発明例の冷却速度は0.1℃/sec以上である。平均結晶粒径は、ワイヤの断面組織を顕微鏡にて拡大し、視野内における複数の結晶の粒径を測定して、その平均値を求めた。軸方向残留引張応力は、X線回折法により求めた。引き抜き加工後のワイヤの直径は4.84〜5.85mm(断面減少率19%の加工では5.4mm、断面減少率5〜35%では5.85〜4.84mm)である。加工温度を変化させた場合に得られたワイヤの特性を表7に、断面減少率を変化させた場合に得られたワイヤの特性を表8に示す。
【0077】
【表7】
Figure 0003592310
【0078】
【表8】
Figure 0003592310
【0079】
表7をみると、押出材の靭性は、絞り13%と低い。一方で、本発明である50℃以上の温度で引き抜き加工を行ったものは、強度が330MPa以上であり、大幅な強度向上が認められる。また、15%以上の絞り値と6%以上の伸び値を有している。また、250℃以上での加工では、強度の上昇率は小さい。従って、50℃から200℃の加工温度で、優れた強度−靭性バランスを示す。これに対して20℃の室温での引き抜き加工は、断線のため加工できなかった。
【0080】
表8をみると、5%の加工度では、絞り、伸び共に低い値であるが、10%以上の加工度で強度上昇が顕著であることがわかる。また、35%の加工度では引き抜き加工はできなかった。このことから加工度10%以上30%以下の引き抜き加工によってワイヤが得られる。
【0081】
得られたワイヤは、長さが直径の1000倍以上であり、多パスの繰り返し加工も可能であった。また、本発明の平均結晶粒径は、いずれも10μm以下、表面粗さRzは、10μm以下、軸方向残留引張応力は80MPa以下であった。
【0082】
(実施例6)
実施例5で得られたワイヤおよび、同径の押出材を用いてばね加工を行った。ワイヤ径5.0mmのワイヤを用い、バネ外径40mmのばね加工を行い、ばね加工の可否と、材料の平均結晶粒径および表面粗さを測定した。表面粗さはRzにより評価した。その結果を表9に示す。
【0083】
【表9】
Figure 0003592310
【0084】
表9を見てわかるように、結晶粒径10μm以下、表面粗さRzが10μm以下であるマグネシウムワイヤは、ばね加工が可能であるが、それ以外は加工中、ワイヤ破断により加工できなかった。従って、結晶粒径10μm以下、表面租さRzが10μm以下である本発明のマグネシウム基合金ワイヤは、ばね加工が可能であるといえる。
【0085】
(実施例7)
下記に示すAZ31、AZ61、AZ91、ZK60合金相当材の押出材(φ6.0mm)を用意する。各化学成分の単位はすべて質量%である。
【0086】
AZ31:Al:3.0%、Zn:1.0%、Mn:0.15%を含み、残部がMgおよび不純物
AZ61:Al:6.4%、Zn:1.0%、Mn:0.28%を含み、残部がMgおよび不純物
AZ91:Al:9.0%、Zn:0.7%、Mn:0.1%を含み、残部がMgおよび不純物
ZK60:Zn:5.5%、Zr:0.45%を含み、残部がMgおよび不純物
【0087】
これら押出材を用いて、100℃の加工温度にて、15〜25%/passの加工度でφ1.2mmまで穴ダイスにより線引き加工を実施した。加工温度は、穴ダイス前に設置したヒータの加熱温度とした。加工温度への昇温速度は1〜10℃/sec、引き抜き加工の線速は5m/minである。また、冷却は衝風冷却にて行った。冷却速度は0.1℃/sec以上である。引き抜き加工時、本発明材は断線することもなく、長尺のワイヤを得ることができた。得られたワイヤは、直径の1000倍以上の長さを有していた。
【0088】
さらに引張試験、偏径差および表面粗さの測定を行った。偏径差は、ワイヤの同一断面における径の最大値と最小値との差である。表面粗さはRzにより評価した。各試験結果を表10に示す。比較材として押出材の各特性も示した。
【0089】
【表10】
Figure 0003592310
【0090】
表10に示すように、本発明材は引張強度が300MPa以上かつ絞りが15%以上、伸びが6%以上、更には、偏径差が0.01mm以下、表面粗さRz≦10μmの特徴を有することがわかる。
【0091】
(実施例8)
更に、引き抜き加工温度50℃、150℃、200℃のそれぞれで、線径φ0.8、φ1.6、φ2.4mmの溶接用ワイヤを実施例7と同様に作製し、同様の評価を行った。その結果、いずれも引張強度が300MPa以上かつ絞りが15%以上、伸びが6%以上、更には、偏径差が0.01mm以下、表面粗さRz≦10μmの特徴を有することが確認された。
【0092】
また、得られたワイヤを1.0〜5.0kg毎にリールに整列巻きをした。リールから引出されたワイヤは良好な線癖を有し、手溶接、MIG、TIG等の自動溶接で良好な溶接が期待できる。
【0093】
(実施例9)
AZ−31合金の押出材(φ8.0mm)を用いて、加工温度100℃にてφ4.6mmまで引き抜き加工を行い(1パス加工度10%以上、トータル加工度67%)ワイヤを得た。加工温度は、穴ダイス前に設置したヒータの加熱温度とした。加工温度への昇温速度は1〜10℃/sec、引き抜き加工の線速は2〜10m/minである。引き抜き加工後の冷却は衝風冷却にて行い、冷却速度は0.1℃/sec以上である。得られたワイヤに100℃〜350℃にて15minの熱処理を行った。その引張特性を表11に示す。ここでは、組織が混粒組織であったもの又は平均結晶粒径が5μm以下であったものを「本発明例」と表示した。
【0094】
【表11】
Figure 0003592310
【0095】
表11をみると、熱処理温度が80℃以下では強度が高いものの伸び、絞りが低く、靭性に乏しい。この際の結晶組織は加工組織であり、加工前の粒径を反映して平均粒径は20μm程度である。
【0096】
また、加熱温度が150℃以上になると、若干強度低下するものの、伸び、絞りの回復が著しく、強度、靭性にバランスのとれたワイヤが得られる。この際の結晶組織は、150℃および200℃の加熱温度では、平均粒径3μm以下の結晶粒と同15μm以上の結晶粒の混粒組織となっている。250℃以上では、結晶粒の大きさがほぼ均一な組織を呈しており、その平均粒径は表11に記載の通りである。平均粒径が5μm以下では、強度300MPa以上の確保が可能である。
【0097】
(実施例10)
AZ−31合金の押出材(φ8.0mm)を用いて、加工温度を150℃とし、1パス加工度10%以上でトータル加工度を変化させて引き抜き加工を行い、得られた線材に200℃で15分熱処理して、熱処理後の材料の引張特性を評価した。引き抜き加工の加工温度は、穴ダイス前に設置したヒータの加熱温度とした。加工温度への昇温速度は2〜5℃/sec、引き抜き加工の線速は2〜5m/minである。引き抜き加工後の冷却は衝風冷却にて行い、冷却速度は0.1℃/sec以上とした。その結果を表12に示す。ここでは、組織が混粒組織であったものを「本発明例」と表示した。
【0098】
【表12】
Figure 0003592310
【0099】
表12を見てわかるように、トータル加工度10%以下では、組織制御が不十分であるが、同15%以上では、平均粒径3μm以下の結晶粒と同15μm以上の結晶粒の混合組織となっており、高強度と高靭性が両立している。
【0100】
図1に加工度を23%とした熱処理後のワイヤの光学顕微鏡による組織写真を示す。この写真から明らかなように、平均粒径3μm以下の結晶粒と同15μm以上の結晶粒の混合組織となっていることがわかり、3μm以下の結晶粒の面積率は約15%である。本実施例で混粒組織が見られたものは、3μm以下の結晶粒の面積率がいずれも10%以上であった。また、トータル加工度30%以上では、より一層強度も高くなり効果的である。
(実施例11)
ZK60合金の押出材(φ6.0mm)を用いて、加工温度150℃にてφ5.0mmまで引き抜き加工を行った(トータル加工度30.6%)。加工温度は、穴ダイス前に設置したヒータの加熱温度とした。加工温度への昇温速度は2〜5℃/sec、引き抜き加工の線速は2m/minである。引き抜き加工後の冷却は衝風冷却にて行い、冷却速度は0.1℃/sec以上とした。冷却後のワイヤに100℃〜350℃にて15minの熱処理を行った。熱処理後の線材の引張特性を表13に示す。ここでは、組織が混粒組織であったもの又は平均結晶粒径が5μm以下であったものを「本発明例」と表示した。
【0101】
【表13】
Figure 0003592310
【0102】
表13をみると加熱温度80℃以下では、強度は高いものの伸び、絞りが低く、靭性に乏しい。この際の結晶組織は、加工組織であり、加工前の粒径を反映して粒径は10数μmである。
【0103】
また、加熱温度が150℃以上になると、若干強度低下するものの、伸び、絞りの回復が著しく、強度、靭性にバランスのとれたワイヤが得られる。この際の結晶組織は、150℃および200℃の加熱温度では、平均粒径3μm以下の結晶粒と同15μm以上の結晶粒の混粒組織となっている。250℃以上では均一な粒径の組織を呈しており、粒径は表13に記載の通りである。平均粒径が5μm以下では、強度390MPa以上の確保が可能である。
【0104】
(実施例12)
AZ31合金、AZ61合金、ZK60合金の押出材(φ5.0mm)を用いて、φ4.3mmまで穴ダイスによる温間引き抜き加工を行った。加工温度は、穴ダイス前に設置したヒータの加熱温度とした。加工温度への昇温速度は2〜5℃/sec、引き抜き加工の線速は3m/minである。引き抜き加工後の冷却は衝風冷却にて行い、冷却速度は0.1℃/sec以上とした。引き抜き加工の際の加熱温度と得られたワイヤの特性を表14〜表16に示す。ワイヤの特性はYP比および捻り降伏比τ0.2/τmaxを評価した。YP比は0.2%耐力/引張強度である。捻り降伏比は、捻り試験における0.2%耐力τ0.2の最大せん断応力τmaxに対する比である。捻り試験は、チャック間距離を100d(d:線の直径)とし、試験の際に求められるトルクと回転角の関係からτ0.2及びτmaxを求めた。比較材として、押出材の特性も合わせて示す。
【0105】
【表14】
Figure 0003592310
【0106】
【表15】
Figure 0003592310
【0107】
【表16】
Figure 0003592310
【0108】
表14〜16をみると、押出材のYP比は、0.7程度であるのに対し、本発明例ではいずれも0.9以上となっており、0.2%耐力の値は、引張強度の上昇以上に増加している。これにより、構造材として有効な特性が得られることがわかる。
【0109】
また、τ0.2/τmax比は、押出材ではいずれの組成においても0.5未満であるが、本発明例では0.6以上の高い値を示すことがわかる。この結果は、横断面が異形(非円形)である線、棒材についても同じである。
【0110】
(実施例13)
AZ31合金、AZ61合金、ZK60合金の押出材(φ5.0mm)を用いて、φ4.3mmまで穴ダイスによる線引き加工を50℃の温度で行った。加工温度は、穴ダイス前に設置したヒータの加熱温度とした。加工温度への昇温速度は5〜10℃/sec、引き抜き加工の線速は3m/minである。引き抜き加工後の冷却は衝風冷却にて行い、冷却速度は0.1℃/sec以上とした。冷却後のワイヤに100〜300℃×15minの熱処理を行い、ワイヤの特性として実施例12と同様にYP比および捻り降伏比τ0.2/τmaxを評価した。その結果を、表17〜表19に示す。比較材として、押出材の特性も合わせて示す。
【0111】
【表17】
Figure 0003592310
【0112】
【表18】
Figure 0003592310
【0113】
【表19】
Figure 0003592310
【0114】
表17〜19をみると、押出材のYP比は0.7程度であるのに対し、線引きと熱処理を施した本発明例のYP比は0.75以上である。その中で、YP比を0.75以上0.90未満に制御した本発明例では、伸び値が大きく加工性が良好であることがわかる。より大きい強度を追求すると、YP比は0.80以上、0.90未満のものが伸びとのバランスも良好でなお好ましい。
【0115】
また、捻り降伏比τ0.2/τmaxは、押出材ではいずれの組成においても0.5未満であるが、線引きと熱処理を施した場合では0.50以上の高い値を示す。加工性を考え、伸び値を確保しようとした場合、τ0.2/τmax比は0.50以上0.60未満が好ましいことがわかる。
【0116】
これらの結果は、組成に関わらず同じ傾向を示している。また、最適な熱処理条件は、線引き加工度、加熱時間との影響を受け、線引き条件によって異なる。さらに、この結果は、横断面が異形(非円形)である線、棒材についても同じである。
【0117】
(実施例14)
質量%で、Al:1.2%、Zn:0.4%、Mn:0.3%を含み、残部がMgおよび不純物からなるマグネシウム合金AZ10合金の押出材(φ5.0mm)を用いて、加工温度100℃にてφ4.0mmまでトータル断面減少率36%(2パス)の引き抜き加工を行った。この引き抜き加工には穴ダイスを用いた。また、加工温度は、穴ダイスの前にヒータを設置して、ヒータの加熱温度を加工温度としている。加工温度への昇温速度は10℃/sec、冷却速度は0.1℃/sec以上、引き抜き加工の線速は2m/minである。また、引き抜き加工後の冷却は衝風冷却にて行った。その後、得られた線状体に50℃から350℃の温度にて20分の熱処理を行い、種々のワイヤを得た。
【0118】
そのワイヤの引張強度、破断伸び、絞り、YP比、τ0.2/τmax、結晶粒径を調査した。平均結晶粒径は、ワイヤの断面組織を顕微鏡にて拡大し、視野内における複数の結晶の粒径を測定して、その平均値を求めた。結果を表20に示す。φ5.0mmの押出材の引張強度は225MPa、靭性は、絞り38%、伸び9%、YP比は0.64、τ0.2/τmax比は0.55である。
【0119】
【表20】
Figure 0003592310
【0120】
表20から明らかなように、押出材に比べると、引き抜き加工したワイヤは強度が大幅に向上している。加熱処理後の機械的特性をみると100℃以下の加熱温度では線引き後の特性と大きな変化はない。150℃以上の温度では、破断伸び、絞りとも大きく上昇していることがわかる。熱処理を行わず引き抜き加工したままのワイヤと比較すると引張強度、YP比、τ0.2/τmax比は低下するものの、元の押出材の引張強度、YP比、τ0.2/τmax比を大きく上回っている。加熱処理温度が300℃を越えると引張強度、YP比、τ0.2/τmax比の上昇分が小さくなり、好ましくは300℃以下の加熱処理温度が望まれる。
【0121】
ここで得られたワイヤの結晶粒径は、表20に示すように150℃以上の加熱温度では10μm以下、200〜250℃では5μm以下の微細な結晶粒となっていることがわかる。また、150℃の温度では、3μm以下の結晶粒と15μm以上の結晶粒の混粒組織となっており、3μm以下の結晶粒の面積率が10%以上であった。
【0122】
さらに、得られたワイヤは、長さが直径の1000倍以上であり、表面粗さRzは10μm以下であった。また、ワイヤ表面の軸方向残留引張応力をX線回折法により求めたところ、同応力は80MPa以下であった。さらに、偏径差は0.01mm以下であった。偏径差は、ワイヤの同一断面における径の最大値と最小値との差である。
【0123】
そして、得られたワイヤ(φ4.0mm)を用い、室温にてバネ外径35mmのばね加工を行ったところ、本発明ワイヤは問題なくばね加工可能であった。
【0124】
(実施例15)
質量%で、Al:1.2%、Zn:0.4%、Mn:0.3%を含み、残部がMgおよび不純物からなるマグネシウム基合金AZ10合金の押出材(φ5.0mm)を用いて、種々の条件で引き抜き加工を行い、種々のワイヤを得た。この引き抜き加工には穴ダイスを用いた。また、加工温度は、穴ダイスの前にヒータを設置して、ヒータの加熱温度を加工温度としている。加工温度への昇温速度は10℃/sec、引き抜き加工の線速は2m/minである。得られたワイヤの特性を表21および表22に示す。表21は断面減少率が一定で加工温度を変えた場合、表22は加工温度が一定で断面減少率を変えた場合の条件と結果である。本例では、1パスのみの加工であり、ここでの「断面減少率」はトータル断面減少率である。
【0125】
【表21】
Figure 0003592310
【0126】
【表22】
Figure 0003592310
【0127】
表21をみると押出材の引張強度は205MPa、靭性は絞り38%、伸び9%である。一方で、50℃以上の温度で引き抜き加工を行ったNo.1−3〜1−9では、30%以上の絞り値と6%以上の伸び値を有している。さらに、これらの試験材は250MPa以上の高い引張強度、0.90以上のYP比、0.60以上のτ0.2/τmax比を有しており、靭性を大きく低下させることなく、強度を向上できていることがわかる。中でも、100℃以上の温度で引き抜き加工を行ったNo.1−4〜1−9は、40%以上の絞り値と10%以上の伸び値を有しており、靭性の点で特に優れている。これに対して、引き抜き加工温度が300℃を超えると強度の上昇率は小さく、20℃の室温で引き抜き加工を行ったNo.1−2は、断線のため加工できなかった。従って、50℃から300℃(好ましくは100℃から300℃)の加工温度で、より優れた強度−靭性バランスを示す。
【0128】
表22をみると、加工度が5%のNo.2−2では、引張強度、YP比、τ0.2/τmax比の上昇率は小さく、10%以上の加工度になると引張強度、YP比、τ0.2/τmax比の上昇率は大きくなっている。また、加工度が35%のNo.2−6では引き抜き加工はできなかった。このことから加工度10%以上30%以下の引き抜き加工によって靭性を低下させることなく、250MPa以上の高い引張強度、0.9以上のYP比、0.60以上のτ0.2/τmax比の優れた特性を示すことがわかる。
【0129】
表21、表22のいずれにおいても得られたワイヤは、長さが直径の1000倍以上であり、多パスの繰り返し引き抜き加工も可能であった。また、表面粗さRzは10μm以下であった。ワイヤ表面の軸方向残留引張応力もX線回折法により求めたところ、同応力は80MPa以下であった。さらに、偏径差は0.01mm以下であった。この偏径差は、ワイヤの同一断面における径の最大値と最小値との差である。
【0130】
そして、得られたワイヤを用い、室温にてバネ外径40mmのばね加工を行ったところ、本発明ワイヤは問題なくばね加工可能であった。
【0131】
(実施例16)
質量%で、Al:4.2%、Mn:0.50%、Si:1.1%を含み、残部がMgと不純物からなるマグネシウム合金(AS41)およびAl:6.1%、Mn:0.44%を含み、残部がMgと不純物からなるマグネシウム合金(AM60)の押出材(φ5.0mm)を用いて、φ4.5mmまで断面減少率19%の穴ダイスによる加工を行った。その際の加工条件と得られたワイヤの特性を表23に示す。
【0132】
【表23】
Figure 0003592310
【0133】
表23をみると、AS41合金の押出材の引張強度は259MPa、0.2%耐力は151MPaであり、YP比は0.58と低い。また、絞り19.5%、伸び9.5%である。
【0134】
AM60合金の押出材の引張強度も265MPa、0.2%耐力は160MPaであり、YP比は0.60と低い。
【0135】
一方で、150℃の温度に加熱し、引き抜き加工を行ったものは、AS41合金、AM60合金共に、30%以上の絞り値と6%以上の伸び値を有しており、300MPa以上の高い引張強度および0.9以上のYP比を有しており、靭性を大きく低下させることなく、強度を向上させることができることがわかる。また、20℃の室温での引き抜き加工は、断線のため加工できなかった。
【0136】
(実施例17)
質量%で、Al:4.2%、Mn:0.50%、Si:1.1%を含み、残部がMgと不純物からなるマグネシウム合金(AS41)およびAl:6.1%、Mn:0.44%を含み、残部がMgと不純物からなるマグネシウム合金(AM60)の押出材(φ5.0mm)を用いて、150℃の加工温度にてφ4.5mmまで断面減少率19%の穴ダイスによる加工を行った。この加工後の冷却速度は10℃/secである。その際に得られたワイヤを80℃および200℃にて15分間加熱し、室温にて引張特性、結晶粒径の評価を行った。その結果を表24に示す。
【0137】
【表24】
Figure 0003592310
【0138】
線引き加工後は、引張強度、0.2%耐力、YP比が大幅に向上している。線引き後の熱処理材の機械的特性をみると、80℃の加工温度では線引き後の特性と大きな変化はない。200℃の温度では、破断伸び、絞りとも大きく上昇していることがわかる。線引きのままの材料と比較すると、引張強度、0.2%耐力、YP比は低下するものの、元の押出材の引張強度、0.2%耐力、YP比を大きく上回っている。
【0139】
この際に得られた結晶粒径は、表24に示すように200℃の加熱温度では5μm以下の微細な結晶粒となっている。また、得られたワイヤは長さが直径の1000倍以上であり、表面粗さRzは10μm以下、軸方向残留引張応力は80MPa以下、偏径差は0.01mm以下であった。
【0140】
また、得られたワイヤ(φ4.5mm)を用い、室温にてバネ外径40mmのばね加工を行ったところ、本発明ワイヤは問題なくばね加工可能であった。
【0141】
(実施例18)
質量%で、Zn:2.5%、Zr:0.6%、RE:2.9%を含み、残部がMgと不純物からなるマグネシウム合金(EZ33)の鋳造材を熱間鍛造によりφ5.0mmの棒材とし、φ4.5mmまで断面減少率19%の穴ダイスによる加工を行った。その際の加工条件と得られたワイヤの特性を表25に示す。なお、REにはジジムを使用している。
【0142】
【表25】
Figure 0003592310
【0143】
表25をみると、EZ33合金の押出材の引張強度は180MPa、0.2%耐力は121MPaであり、YP比は0.67と低い。また、絞りは15.2%、伸びは4.0%である。
【0144】
一方で、150℃の温度に加熱し、引き抜き加工を行ったものは、30%以上の絞り値と6%以上の伸び値を有しており、220MPa以上の高い引張強度および0.9以上のYP比を有しており、靭性を大きく低下させることなく、強度を向上させることができることがわかる。また、20℃の室温での引き抜き加工は、断線のため加工できなかった。
【0145】
(実施例19)
質量%で、Zn:2.5%、Zr:0.6%、RE:2.9%を含み、残部がMgと不純物からなるマグネシウム合金(EZ33)の鋳造材を熱間鍛造によりφ5.0mmの棒材とし、φ4.5mmまで断面減少率19%の穴ダイスによる加工を行った。この加工後の冷却速度は10℃/secである。その際に得られたワイヤを80℃および200℃にて15分間加熱し、室温にて引張特性、結晶粒径の評価を行った。その結果を表26に示す。なお、REにはジジムを使用している。
【0146】
【表26】
Figure 0003592310
【0147】
線引き加工後は、引張強度、0.2%耐力、YP比が大幅に向上している。線引き後の熱処理材の機械的特性をみると、80℃の加工温度では線引き後の特性と大きな変化はない。200℃の温度では、破断伸び、絞りとも大きく上昇していることがわかる。線引きのままの材料と比較すると、引張強度、0.2%耐力、YP比は低下するものの、元の押出材の引張強度、0.2%耐力、YP比を大きく上回っている。
【0148】
この際に得られた結晶粒径は、表26に示すように200℃の加熱温度では5μm以下の微細な結晶粒となっている。また、得られたワイヤは、長さが直径の1000倍以上であり、表面粗さRzは、10μm以下、軸方向残留引張応力は80MPa以下、偏径差は0.01mm以下であった。
【0149】
(実施例20)
質量%で、Al:1.9%、Mn:0.45%、Si:1.0%を含み、残部がMgと不純物からなるマグネシウム合金(AS21)の押出材(φ5.0mm)を用いて、φ4.5mmまで断面減少率19%の穴ダイスによる加工を行った。その際の加工条件と得られたワイヤの特性を表27に示す。
【0150】
【表27】
Figure 0003592310
【0151】
表27をみると、AS21合金の押出材の引張強度は215MPa、0.2%耐力は141MPaであり、YP比は0.66と低い。
【0152】
一方で、150℃の温度に加熱し、引き抜き加工を行ったものは、40%以上の絞り値と6%以上の伸び値を有しており、250MPa以上の高い引張強度および0.9以上のYP比を有しており、靭性を大きく低下させることなく、強度を向上させることができることがわかる。また、20℃の室温での引き抜き加工は、断線のため加工できなかった。
【0153】
また、得られたワイヤは、長さが直径の1000倍以上であり、表面粗さRzは、10μm以下、軸方向残留引張応力は80MPa以下、偏径差は0.01mm以下であった。更に、得られたワイヤ(φ4.5mm)を用い、室温にてバネ外径40mmのばね加工を行ったところ、本発明ワイヤは問題なくばね加工可能であった。
【0154】
(実施例21)
質量%で、Al:1.9%、Mn:0.45%、Si:1.0%を含み、残部がMgと不純物からなるマグネシウム合金(AS21)の押出材(φ5.0)を用いて、150℃の加工温度にてφ4.5mmまで断面減少率19%の穴ダイスによる加工を行った。この加工後の冷却速度は10℃/secである。その際に得られたワイヤを、80℃および200℃にて15分間加熱し、室温にて引張特性、結晶粒径の評価を行った。その結果を表28に示す。
【0155】
【表28】
Figure 0003592310
【0156】
線引き加工後は、引張強度、0.2%耐力、YP比が大幅に向上している。線引き後の熱処理材の機械的特性をみると、80℃の加工温度では線引き後の特性と大きな変化はない。200℃の温度では、破断伸び、絞りとも大きく上昇していることがわかる。線引きのままの材料と比較すると、引張強度、0.2%耐力、YP比は低下するものの、元の押出材の引張強度、0.2%耐力、YP比を大きく上回っている。
【0157】
この際、得られた結晶粒径は、表28に示すように200℃の加熱温度では5μm以下の微細な結晶粒となっている。また、得られたワイヤは長さが直径の1000倍以上であり、表面粗さRzは10μm以下、軸方向残留引張応力は80MPa以下、偏径差は0.01mm以下であった。
【0158】
また、得られたワイヤ(φ4.5mm)を用い、室温にてバネ外径40mmのばね加工を行ったところ、本発明ワイヤは問題なくばね加工可能であった。
【0159】
(実施例22)
AZ31合金の押出材(φ5.0mm)を準備し、加工温度100℃にてφ4.0mmまで減面率36%(2パス)の引き抜き加工を行った。引き抜き加工後の冷却速度は10℃/secである。その後、100℃から350℃の温度にて60分の加熱処理を行い、種々のワイヤを得た。そして、そのワイヤの回転曲げ疲労強度を中村式回転曲げ疲労試験にて評価した。疲労試験は10回にて実施した。また、各試料の平均結晶粒径、軸方向残留引張応力も同時に評価を行った。その結果を表29に示す。
【0160】
【表29】
Figure 0003592310
【0161】
表29から明らかなように、150℃以上、250℃以下の熱処理により、疲労強度は105MPa以上と最大となる。その際、平均結晶粒径は4μm以下、軸方向残留引張応力は10MPa以下となっている。
【0162】
また、AZ61合金、AS41合金、AM60合金およびZK60合金の押出材(φ5.0mm)を準備し、同様の評価を行った。その結果を表30〜表33に示す。
【0163】
【表30】
Figure 0003592310
【0164】
【表31】
Figure 0003592310
【0165】
【表32】
Figure 0003592310
【0166】
【表33】
Figure 0003592310
【0167】
いずれの合金系でも、引き抜き加工とその後の熱処理との組み合わせにより105MPa以上の疲労強度が得られ、150℃以上、250℃以下の熱処理により、疲労強度は最大となる。また、平均結晶粒径は4μm以下、軸方向残留引張応力は10MPa以下となっている。
【0168】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明ワイヤの製造方法によれば、従来困難であったマグネシウム合金の引き抜き加工が可能になり、強度と靭性に優れたマグネシウム基合金ワイヤを得ることができる。
【0169】
また、本発明のマグネシウム基合金ワイヤは、高靭性で、ばね加工をはじめとする後加工が容易であり、靭性および比強度に優れる軽量材料として有効である。従って、MDプレーヤー、CDプレーヤー、携帯電話等のフレームの補強用やスーツケースのフレームに使用されるワイヤ、その他軽量ばね、さらには自動溶接機等で使用可能な長尺の溶接線、ねじ等への有効利用が期待される。その他、構造材としても利用することが期待される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明ワイヤの光学顕微鏡による組織写真である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-toughness magnesium-based alloy wire and a method for manufacturing the same. Further, the present invention relates to a spring using a magnesium-based alloy wire.
[0002]
[Prior art]
Magnesium-based alloys are lighter than aluminum, have higher specific strength and specific rigidity than steel and aluminum, and are widely used for bodies of various electric products in addition to aircraft parts and automobile parts.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, Mg and its alloys have poor ductility due to their close-packed hexagonal lattice structure, and are extremely poor in plastic workability. Therefore, it has been extremely difficult to obtain wires of Mg and its alloys.
[0004]
Further, although a round bar was obtained by hot rolling or hot extrusion of a cast material, it had no toughness and a drawing value of less than 15%, and was not suitable for, for example, cold spring processing. Further, when a magnesium-based alloy is applied to a structural material, the YP ratio (0.2% proof stress / tensile strength) and the torsional yield ratio τ are compared with those of a general structural material. 0.2 / Τ max (0.2% proof stress τ in torsion test 0.2 Maximum shear stress τ max Is lower.
[0005]
On the other hand, JP-A-7-3375 discloses a high-strength magnesium-based alloy of Mg-Zn-X type (X: Y, Ce, Nd, Pr, Sm, Mm), and has a strength of 600 MPa to 726 MPa. It has gained. As for toughness, a close bending test has been conducted.
[0006]
However, the material shape obtained here is only a short bar having a diameter of 6 mm and a length of 270 mm, and a long wire cannot be obtained by the described method (powder extrusion). Further, since additional elements such as Y, La, Ce, Nd, Pr, Sm, and Mm are included in the order of several atomic%, not only is the cost high, but also the recyclability is poor.
[0007]
Furthermore, Journal of materials science letters 20, 20, 457-449 describes the fatigue strength of a cast material of AZ91 alloy, which is as low as about 20 MPa. The JSME 72nd Annual Conference Performance Papers I, P35-P37 describe the results of a rotary bending fatigue test of an AZ21 alloy extruded material. 7 Although it is not the evaluation up to the number of times, it indicates that the fatigue strength is 100 MPa. In the 99th Fall Meeting of the Japan Institute of Light Metals (2000) P73 to P74, the rotational bending fatigue characteristics of a molded material by thixomolding of AE40, AM60 and ACaSr6350p are described. However, the fatigue strength at room temperature is 65 MPa, 90 MPa, and 100 MPa, respectively. That is, the fatigue strength exceeding 100 MPa has not been obtained in the rotating bending fatigue strength of the magnesium-based alloy.
[0008]
Accordingly, it is a primary object of the present invention to provide a magnesium-based alloy wire having excellent strength and toughness, a method of manufacturing the same, and a spring using the magnesium-based alloy wire.
[0009]
Another object of the present invention is to provide a YP ratio or τ 0.2 / Τ max To provide a magnesium-based alloy wire having a high density and a method of manufacturing the same.
[0010]
Still another object of the present invention is to provide a magnesium-based alloy wire having a high fatigue strength exceeding 100 MPa and a method for producing the same.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted various studies on the drawing of magnesium-based alloys, which are usually difficult, and as a result, specified the processing temperature during the drawing, and further combined with a predetermined heat treatment as necessary to obtain strength and strength. They have found that a wire having excellent toughness can be obtained, and have completed the present invention.
[0012]
(Magnesium-based alloy wire)
That is, the first feature of the magnesium-based alloy wire of the present invention is a magnesium-based alloy wire having any one of the following chemical components (A) to (E), and has a diameter d of 0.1 mm or more and 10.0 mm: Hereinafter, the length L is 1000 d or more, the tensile strength is 220 MPa or more, the drawing is 15% or more, and the elongation is 6% or more.
[0013]
(A) Magnesium-based alloy containing Al: 2.0 to 12.0% and Mn: 0.1 to 1.0% by mass%
(B) In mass%, Al: 2.0 to 12.0%, Mn: 0.1 to 1.0%, Zn: 0.5 to 2.0%, Si: 0.3 to 2 Magnesium-based alloy containing at least one element selected from 0.0%
(C) Magnesium-based alloy containing Zn: 1.0 to 10.0% and Zr: 0.4 to 2.0% by mass%
(D) Magnesium base alloy containing, by mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, Zr: 0.4 to 2.0%, and further containing Mn: 0.5 to 2.0%
(E) Magnesium-based alloy containing Zn: 1.0 to 10.0% and rare earth element: 1.0 to 3.0% by mass%
[0014]
As the magnesium-based alloy used for this wire, any of a magnesium-based alloy for casting and a magnesium-based alloy for wrought can be used. More specifically, for example, the AM system, the AZ system, the AS system, the ZK system, and the EZ system in the ASTM symbol can be used. In general, it is used as an alloy containing Mg and impurities in addition to the above chemical components. The impurities include Fe, Si, Cu, Ni, Ca and the like.
[0015]
AM60 in the AM system includes Al: 5.5 to 6.5%, Zn: 0.22% or less, Cu: 0.35% or less, Mn: 0.13% or more, Ni: 0.03% or less, Si: It is a magnesium-based alloy containing 0.5% or less. AM100 has Al: 9.3 to 10.7%, Zn: 0.3% or less, Cu: 0.1% or less, Mn: 0.1 to 0.35%, Ni: 0.01% or less, Si: It is a magnesium-based alloy containing 0.3% or less.
[0016]
AZ10 in the AZ system is, by mass%, Al: 1.0 to 1.5%, Zn: 0.2 to 0.6%, Mn: 0.2% or more, Cu: 0.1% or less, Si: 0. It is a magnesium-based alloy containing 1% or less and Ca: 0.4% or less. AZ21 is in mass% Al: 1.4 to 2.6%, Zn: 0.5 to 1.5%, Mn: 0.15 to 0.35%, Ni: 0.03% or less, and Si: 0. It is a magnesium-based alloy containing 1% or less. AZ31: Al: 2.5 to 3.5%, Zn: 0.5 to 1.5%, Mn: 0.15% to 0.5%, Cu: 0.05% or less, Si: 0.1% Hereinafter, it is a magnesium-based alloy containing 0.04% or less of Ca. AZ61: Al: 5.5 to 7.2%, Zn: 0.4 to 1.5%, Mn: 0.15 to 0.35%, Ni: 0.05% or less, Si: 0.1% or less Is a magnesium-based alloy. AZ91 is Al: 8.1 to 9.7%, Zn: 0.35 to 1.0%, Mn: 0.13% or more, Cu: 0.1% or less, Ni: 0.03% or less, Si: It is a magnesium-based alloy containing 0.5% or less.
[0017]
AS21 in the AS system is, by mass%, Al: 1.4 to 2.6%, Zn: 0.1% or less, Cu: 0.15% or less, Mn: 0.35 to 0.60%, Ni: 0 It is a magnesium-based alloy containing 0.001% and Si: 0.6 to 1.4%. AS41: Al: 3.7 to 4.8%, Zn: 0.1% or less, Cu: 0.15% or less, Mn: 0.35 to 0.60%, Ni: 0.001% or less, Si: It is a magnesium-based alloy containing 0.6 to 1.4%.
[0018]
ZK60 in the ZK system is a magnesium-based alloy containing 4.8 to 6.2% of Zn and 0.4% or more of Zr.
[0019]
EZ33 in the EZ system is Zn: 2.0 to 3.1%, Cu: 0.1% or less, Ni: 0.01% or less, RE: 2.5 to 4.0%, Zr: 0.5 to 1 % Based magnesium alloy. Here, RE is a rare earth element, and usually a mixture of Pr and Nd is often used.
[0020]
Although it is difficult to obtain sufficient strength with magnesium alone, preferable strength can be obtained by including the above-mentioned chemical components. Further, a wire having excellent toughness can be obtained by a manufacturing method described later.
[0021]
By providing the above-mentioned tensile strength, drawing, and elongation, it has both strength and toughness, and can easily perform post-processing such as spring processing. The more preferable tensile strength is 250 MPa or more, more preferably 300 MPa or more, particularly preferably 330 MPa or more in AM, AZ, AS and ZK systems. More preferred tensile strength in the EZ system is 250 MPa or more.
[0022]
Further, a more preferable aperture is 30% or more, particularly preferably 40% or more. Among them, AZ31 is a suitable chemical component for achieving a reduction of 40% or more. Further, a magnesium-based alloy containing Al: less than 0.1 to 2.0% and Mn: 0.1 to 1.0% is also a preferable chemical component for achieving a reduction of 30% or more. The more preferable reduction of the magnesium-based alloy containing Al: less than 0.1 to 2.0% and Mn: 0.1 to 1.0% is 40% or more, and the particularly preferable reduction is 45% or more. And more preferable elongation is 10% or more, and tensile strength is 280 MPa or more.
[0023]
A second feature of the magnesium-based alloy wire of the present invention is the magnesium-based alloy wire having the above-mentioned chemical component, and has a YP ratio of 0.75 or more.
[0024]
The YP ratio is a ratio represented by “0.2% proof stress / tensile strength”. When a magnesium-based alloy is applied as a structural material, it is desired to have high strength. At that time, since the actual use limit is determined not by the tensile strength but by the magnitude of the 0.2% proof stress, in order to obtain a high-strength magnesium-based alloy, not only increase the absolute value of the tensile strength but also , YP ratio needs to be increased. Conventionally, in the case of wrought materials such as AZ10 alloy and AZ21 alloy, a round bar is obtained by hot extrusion, but the tensile strength is 200 to 240 MPa, and the YP ratio (0.2% proof stress / tensile strength) Is less than 0.5 to less than 0.75. In the present invention, a magnesium-based alloy having a YP ratio of 0.75 or more can be obtained by specifying a processing temperature, a rate of temperature rise to the processing temperature, a degree of processing, and a linear speed during drawing, or by performing a predetermined heat treatment after drawing. A wire can be obtained.
[0025]
For example, the rate of temperature rise to the processing temperature: 1 ° C./sec to 100 ° C./sec, the processing temperature: 50 ° C. or more and 200 ° C. or less (more preferably 150 ° C. or less), the workability: 10% or more, and the linear velocity: 1 m / By performing the drawing process in seconds or more, a magnesium-based alloy wire having a YP ratio of 0.90 or more can be obtained. Furthermore, by cooling after the drawing process, and performing a heat treatment at a temperature of 150 ° C. or more and 300 ° C. or less and a holding time of 5 minutes or more, a magnesium-based alloy wire having a YP ratio of 0.75 or more and less than 0.90 can be obtained. it can. The larger the YP ratio is, the higher the strength is, but if the post-processing is required, the workability is inferior. Therefore, a magnesium-based alloy wire having a YP ratio of 0.75 or more and less than 0.90 is particularly considered in terms of manufacturability. It is practical. A more preferable YP ratio is 0.80 or more and less than 0.90.
[0026]
A third feature of the magnesium-based alloy wire of the present invention is a magnesium-based alloy wire having the above-mentioned chemical composition, which has a 0.2% proof stress τ in a torsion test. 0.2 Maximum shear stress τ max Ratio τ to 0.2 / Τ max Is set to 0.50 or more.
[0027]
For applications where the torsional characteristics affect, such as coil springs, not only the YP ratio during tension, but also the torsional yield ratio, ie τ 0.2 / Τ max Is important. In the present invention, at the time of drawing, the processing temperature, the rate of temperature rise to the processing temperature, the degree of processing, the linear velocity, or by performing a predetermined heat treatment after drawing, τ 0.2 / Τ max Is 0.50 or more.
[0028]
For example, the rate of temperature rise to the processing temperature: 1 ° C./sec to 100 ° C./sec, the processing temperature: 50 ° C. or more and 200 ° C. or less (more preferably 150 ° C. or less), the degree of work: 10% or more, and the linear velocity: 1 m / By performing the drawing process in seconds or more, τ 0.2 / Τ max Of 0.60 or more can be obtained. Further, after the above-mentioned drawing process, the substrate is cooled, and further subjected to a heat treatment at a temperature of 150 ° C. or more and 300 ° C. or less and a holding time of 5 minutes or more, so that τ 0.2 / Τ max Can be obtained from 0.50 to less than 0.60.
[0029]
A fourth feature of the magnesium-based alloy wire of the present invention is a magnesium-based alloy wire having the above-mentioned chemical composition, wherein the average crystal grain size of the alloy constituting the wire is 10 μm or less.
[0030]
By reducing the average crystal grain size of the magnesium-based alloy to obtain a magnesium-based alloy wire having a balance between strength and toughness, post-processing such as spring processing can be easily performed. The control of the average crystal grain size is mainly performed by adjusting the processing temperature at the time of drawing.
[0031]
In particular, if a fine crystal structure having an average crystal grain size of 5 μm or less can be obtained, a magnesium-based alloy wire in which strength and toughness are further balanced can be obtained. A fine crystal structure having an average crystal grain size of 5 μm or less can be obtained by performing a heat treatment at 200 ° C. or more and 300 ° C. or less, more preferably 250 ° C. or more and 300 ° C. or less after drawing. Further, a fine crystal structure having an average crystal grain size of 4 μm or less can improve fatigue characteristics.
[0032]
The fifth feature of the magnesium-based alloy wire of the present invention is a magnesium-based alloy wire having the above-mentioned chemical composition, wherein the crystal grain size of the alloy constituting the wire has a mixed grain structure of fine crystal grains and coarse crystal grains. I did it.
[0033]
By making the crystal grains have a mixed grain structure, a magnesium-based alloy wire having both strength and toughness can be obtained. Specific examples of the mixed grain structure include a mixed structure of fine crystal grains having an average grain size of 3 μm or less and coarse crystal grains having an average grain size of 15 μm or more. Above all, by setting the area ratio of the crystal grains having an average grain size of 3 μm or less to 10% or more of the whole, a magnesium-based alloy wire having more excellent strength and toughness can be obtained. Such a mixed grain structure can be obtained by a combination of a drawing process and a heat treatment described later. In particular, the heat treatment is preferably performed at 100 to 200 ° C.
[0034]
A sixth feature of the magnesium-based alloy wire of the present invention is the magnesium-based alloy wire having the above-mentioned chemical component, wherein the alloy constituting the wire has a surface roughness of Rz ≦ 10 μm.
[0035]
By obtaining a magnesium-based alloy wire having a smooth surface, spring processing and the like can be easily performed using this wire. The control of the wire surface roughness can be performed mainly by adjusting the processing temperature at the time of drawing. In addition, the surface roughness is also affected by drawing conditions such as drawing speed and selection of lubricant.
[0036]
A seventh feature of the magnesium-based alloy wire of the present invention is a magnesium-based alloy wire having the above-mentioned chemical composition, wherein an axial residual tensile stress on the surface of the wire is set to 80 MPa or less.
[0037]
If the axial residual tensile stress on the wire surface is 80 MPa or less, it is possible to sufficiently secure the processing accuracy in deformation processing and cutting in a later step. The adjustment of the residual tensile stress in the axial direction can be adjusted by drawing conditions (temperature, degree of work) and subsequent heat treatment conditions (temperature, time). In particular, by setting the axial residual tensile stress on the wire surface to 10 MPa or less, a magnesium-based alloy wire having excellent fatigue properties can be obtained.
[0038]
An eighth feature of the magnesium-based alloy wire of the present invention is a magnesium-based alloy wire having the above-mentioned chemical composition, wherein the cyclic amplitude stress of compression and tension is 1 × 10 7 This is because the fatigue strength in the case of applying once is 105 MPa or more.
[0039]
By obtaining a magnesium-based alloy wire having such fatigue characteristics, the magnesium-based alloy can be used in a wide range of fields such as springs, high-strength frames for mobile home appliances, and screws, which require high fatigue characteristics. A magnesium-based alloy wire having this fatigue characteristic can be obtained by performing a heat treatment at 150 to 250 ° C. after drawing.
[0040]
A ninth feature of the magnesium-based alloy wire of the present invention is the magnesium-based alloy wire having the above-mentioned chemical composition, wherein the wire has a diameter difference of 0.01 mm or less. The deviation in diameter is the difference between the maximum value and the minimum value of the diameter in the same cross section of the wire. By setting the diameter difference to 0.01 mm or less, the use in an automatic welding machine can be facilitated. In the spring wire, by setting the diameter difference to 0.01 mm or less, stable spring processing becomes possible, and the spring characteristics are stabilized.
[0041]
A tenth feature of the magnesium-based alloy wire of the present invention is a magnesium-based alloy wire having the above-mentioned chemical composition, wherein the wire has a non-circular cross-sectional shape.
[0042]
The cross-sectional shape of the wire is most generally circular. However, the wire of the present invention, which has excellent toughness, is not limited to a circular shape, and can be easily formed into a modified wire having an elliptical, rectangular, or polygonal cross section. A non-circular wire cross section can be easily coped with by changing the shape of the die. Such a deformed wire is suitable for application to an eyeglass frame, a frame reinforcing material of a portable electronic device, and the like.
[0043]
(Magnesium-based alloy welding wire)
The above wire can be used as a welding line. In particular, it is suitable for drawing out a welding line wound on a reel and using it in an automatic welding machine. As the welding wire, it is preferable that the chemical component is an AM-based, AZ-based, AS-based, or ZK-based magnesium alloy wire, particularly the above-described chemical components (A) to (C). Further, the wire diameter is preferably set to 0.8 to 4.0 mm. Further, the tensile strength is desirably set to 330 MPa or more. By providing such a wire diameter and tensile strength, winding and drawing as a welding wire on a reel can be performed without any trouble.
[0044]
(Magnesium-based alloy spring)
The magnesium-based alloy spring of the present invention is characterized in that the above-mentioned magnesium-based alloy wire is subjected to spring processing.
[0045]
Since the above-mentioned magnesium-based alloy wire has both strength and toughness, it can be spring-processed without any trouble. In particular, spring processing can be performed in a cold state.
[0046]
(Method of manufacturing magnesium-based alloy wire)
In the method for producing a magnesium-based alloy wire of the present invention, a step of preparing a raw material base of a magnesium-based alloy comprising any one of the chemical components (A) to (E), and drawing the raw material base. And a step of processing into a linear shape.
[0047]
According to the method of the present invention, it is possible to obtain a wire which can be easily used for post-processing such as spring processing and which can be effectively used as a reinforcing frame material for mobile home electric appliances and the like, a long welding machine, screws and the like. In particular, a wire having a length of 1000 times or more the diameter can be easily manufactured.
[0048]
As the raw material base material, a bulk material or a bar material obtained by casting or extrusion can be used. The drawing process is performed by passing the raw material base material through a hole die or a roller die. This drawing process is preferably performed at a processing temperature of 50 ° C. or higher, more preferably 100 ° C. or higher. By setting the processing temperature to 50 ° C. or higher, the processing of the wire becomes easy. However, when the processing temperature is increased, the strength is reduced, so the processing temperature is preferably 300 ° C. or less. A more preferable processing temperature is 200 ° C. or lower, and a further preferable processing temperature is 150 ° C. or lower. In the present invention, a heater is installed before the die, and the heating temperature of the heater is set as the processing temperature.
[0049]
The rate of temperature rise to the processing temperature is preferably 1 ° C./sec to 100 ° C./sec. Further, the linear speed of the drawing process is preferably 1 m / min or more.
[0050]
The drawing process can be performed in multiple stages using a plurality of hole dies or roller dies. By repeatedly performing the multi-pass drawing, a wire with a smaller diameter can be obtained. In particular, a wire having a diameter of less than 6 mm can be easily obtained.
[0051]
The cross-sectional reduction rate in one drawing process is preferably 10% or more. Since the strength obtained at a low workability is small, a wire having appropriate strength and toughness can be easily obtained by working with a cross-sectional reduction rate of 10% or more. A more preferable cross-section reduction rate per pass is 20% or more. However, since the actual processing cannot be performed if the working ratio is too large, the upper limit of the cross-sectional reduction rate per pass is about 30% or less.
[0052]
Further, it is preferable that the total cross-sectional reduction rate in the drawing process is 15% or more. A more preferable total cross-sectional reduction rate is 25% or more. By the combination of the drawing of the total cross-section reduction rate and the heat treatment described later, the metal structure can be mixed grain structure or fine crystallization, and a wire having both strength and toughness can be obtained.
[0053]
Further, the cooling rate after drawing is preferably 0.1 ° C./sec or more. Below this lower limit, the growth of crystal grains is promoted. Examples of the cooling means include a blast and the like, and the speed can be adjusted by a wind speed, an air volume, or the like.
[0054]
Further, after the drawing process, the toughness can be improved by heating the wire to 100 ° C. or more and 300 ° C. or less. A more preferable heating temperature is 150 ° C. or more and 300 ° C. or less. The holding time of the heating temperature is preferably about 5 to 20 minutes. This heat annealing promotes recovery of the strain introduced in the drawing process and recrystallization. When performing annealing after this drawing, the drawing temperature may be lower than 50 ° C. By setting the drawing temperature at about 30 ° C. or higher, the drawing itself can be performed, and thereafter, the toughness can be significantly improved by performing annealing.
[0055]
That is, by performing annealing after drawing, elongation is 12% or more, drawing is 40% or more, YP ratio is 0.75 or more and less than 0.90, and τ 0.2 / Τ max Is suitable for obtaining a magnesium-based alloy having at least one property of 0.50 or more and less than 0.60.
[0056]
Furthermore, (1) the repetitive amplitude stress of compression and tension is 1 × 10 7 Magnesium-based alloy wire with fatigue strength of 105 MPa or more when applied repeatedly, (2) Magnesium-based alloy wire with an axial residual tensile stress of 10 MPa or less on the wire surface, (3) Magnesium with an average crystal grain size of 4 μm or less In order to obtain a base alloy wire, it is preferable to perform a heat treatment at 150 to 250 ° C. after the drawing.
[0057]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
(Example 1)
An extruded material of a magnesium alloy (ASTM symbol AZ-31 alloy equivalent material) containing 3.0% by mass of Al, 1.0% by mass of Zn, and 0.15% by mass of Mn, with the balance being Mg and impurities. Using φ6.0 mm), wire drawing was performed under various conditions using a hole die to produce a wire. The processing temperature was the heating temperature of the heater installed before the hole die. The rate of temperature rise to the processing temperature is 1 to 10 ° C./sec, and the linear speed of the drawing is 2 m / min. Cooling after drawing was performed by blast cooling. The average crystal grain size was obtained by enlarging the cross-sectional structure of the wire with a microscope, measuring the grain sizes of a plurality of crystals in the visual field, and calculating the average value. The diameter of the wire after the drawing process is 4.84 to 5.85 mm (5.4 mm for processing with a 19% reduction in cross section, and 5.85 to 4.84 mm for 5 to 35% of reduction in cross section). Table 1 shows the characteristics of the wire obtained when the processing temperature was changed, and Table 2 shows the characteristics of the wire obtained when the cross-sectional reduction rate was changed.
[0058]
[Table 1]
Figure 0003592310
[0059]
[Table 2]
Figure 0003592310
[0060]
Referring to Table 1, the toughness of the extruded material before drawing is 19% drawing and 4.9% elongation. On the other hand, the examples of the present invention which are subjected to the drawing at a temperature of 50 ° C. or more have an aperture value of 50% or more and an elongation of 8% or more. Furthermore, the strength is higher than that before the drawing process, and high toughness is achieved with the strength increased.
[0061]
When the drawing temperature is 250 ° C. or higher, the rate of increase in strength is small. Therefore, it can be seen that at a processing temperature of 50 ° C. to 200 ° C., an excellent balance between strength and toughness is exhibited. On the other hand, drawing at a room temperature of 20 ° C. could not be performed due to disconnection.
[0062]
Referring to Table 2, the reduction and elongation are low at the reduction of 5% in the area of reduction, but at the reduction of 10% or more, the reduction of 40% or more and the elongation of 8% or more are obtained. . Further, the drawing process could not be performed at a working ratio of 35% in section reduction rate. From this, it can be seen that excellent toughness is exhibited by drawing at a working ratio of 10% or more and 30% or less.
[0063]
The obtained wire had a length of 1000 times or more of the diameter, and could be repeatedly processed in multiple passes. The average crystal grain size of each of the examples of the present invention was 10 μm or less, and the surface roughness Rz was 10 μm or less. Furthermore, when the axial residual tensile stress on the wire surface was determined by the X-ray diffraction method, all of the examples of the present invention were 80 MPa or less.
[0064]
(Example 2)
Extrusion material of a magnesium alloy (ASTM symbol AZ-61 alloy equivalent material) containing 6.4% of Al, 1.0% of Zn, and 0.28% of Mn with the balance being Mg and impurities in mass%. Using φ6.0 mm), drawing with a hole die was performed under various conditions. The processing temperature was the heating temperature of the heater installed before the hole die. The rate of temperature rise to the processing temperature is 1 to 10 ° C./sec, and the linear speed of the drawing is 2 m / min. Cooling after drawing was performed by blast cooling. The average crystal grain size was obtained by enlarging the cross-sectional structure of the wire with a microscope, measuring the grain sizes of a plurality of crystals in the visual field, and calculating the average value. The diameter of the wire after the drawing process is 4.84 to 5.85 mm (5.4 mm in a process with a cross-section reduction rate of 19%, and 5.85 to 4.84 mm in a cross-section reduction ratio of 5 to 35%). Table 3 shows the characteristics of the wire obtained when the processing temperature was changed, and Table 4 shows the characteristics of the wire obtained when the cross-sectional reduction rate was changed.
[0065]
[Table 3]
Figure 0003592310
[0066]
[Table 4]
Figure 0003592310
[0067]
Referring to Table 3, the toughness of the extruded material before the drawing process is as low as 15% for drawing and 3.8% for elongation. On the other hand, the examples of the present invention which are subjected to the drawing at a temperature of 50 ° C. or more have an aperture value of 50% or more and an elongation of 8% or more. Furthermore, the strength is higher than that before the drawing process, and high toughness is achieved with the strength increased.
[0068]
When the drawing temperature is 250 ° C. or higher, the rate of increase in strength is small. Therefore, it can be seen that at a processing temperature of 50 ° C. to 200 ° C., an excellent balance between strength and toughness is exhibited. On the other hand, drawing at a room temperature of 20 ° C. could not be performed due to disconnection.
[0069]
Table 4 shows that the reduction and elongation are low at a work ratio of 5% of the area reduction rate, but at a work ratio of 10% or more, a reduction of 40% or more and an elongation of 8% or more are obtained. . Further, the drawing process could not be performed at a working ratio of 35% in section reduction rate. From this, it can be seen that excellent toughness is exhibited by drawing at a working ratio of 10% or more and 30% or less.
[0070]
The obtained wire had a length of 1000 times or more of the diameter, and could be repeatedly processed in multiple passes. The average crystal grain size of each of the examples of the present invention was 10 μm or less, and the surface roughness Rz was 10 μm or less.
[0071]
(Example 3)
Spring processing was performed using the wires obtained in Examples 1 and 2 and an extruded material having the same diameter. Using a wire having a diameter of 5.0 mm, spring processing was performed with a spring outer diameter of 40 mm, and the relationship between the possibility of the spring processing and the average crystal grain size and surface roughness of the material was examined. The adjustment of the average crystal grain size and the adjustment of the surface roughness were mainly performed by adjusting the processing temperature at the time of drawing. The processing temperature in the example of the present invention is 50 to 200 ° C. The average crystal grain size was obtained by enlarging the cross-sectional structure of the wire with a microscope, measuring the grain sizes of a plurality of crystals in the visual field, and calculating the average value. The surface roughness was evaluated by Rz. Table 5 shows the results.
[0072]
[Table 5]
Figure 0003592310
[0073]
(Example 4)
Extruded material (Φ6.%) Of a magnesium alloy (ASTM symbol AZ61 alloy equivalent material) containing 6.4% of Al, 1.0% of Zn, and 0.28% of Mn with the balance being Mg and impurities in mass%. 0 mm), a drawing process was performed at a processing temperature of 35 ° C. and a cross-sectional reduction rate (working degree) of 27.8%. The processing temperature was the heating temperature of the heater installed before the hole die. The rate of temperature rise to the processing temperature is 1 to 10 ° C./sec, and the linear speed of the drawing is 5 m / min. The cooling was performed by blast cooling. The cooling rate is 0.1 ° C./sec or more. As a result, the obtained wire exhibited properties of a tensile strength of 460 MPa, a draw of 15%, and an elongation of 6%. This wire was annealed at a temperature of 100 ° C. to 400 ° C. for 15 minutes, and the results of measuring the tensile properties are shown in Table 6.
[0074]
[Table 6]
Figure 0003592310
[0075]
As can be seen from Table 6, although the strength is slightly reduced by annealing, the elongation and the toughness of the drawing are significantly recovered. That is, annealing at 100 to 300 ° C. after wire drawing is extremely effective in recovering toughness while maintaining a tensile strength of 330 MPa or more. Tensile strength of 300 MPa or more is obtained even at 400 ° C. annealing, and sufficient toughness is obtained. In particular, by performing annealing at 100 to 300 ° C. after drawing, a wire having excellent toughness can be obtained even at a drawing temperature of less than 50 ° C.
[0076]
(Example 5)
By using an extruded material (φ6.0 mm) of a magnesium alloy (equivalent to an ASTM symbol ZK60 alloy) containing 5.5% by mass of Zn and 0.45% of Zr, with the balance being Mg and impurities. Under the conditions described above. The processing temperature was the heating temperature of the heater installed before the hole die. The rate of temperature rise to the processing temperature is 1 to 10 ° C./sec, and the linear speed of the drawing is 5 m / min. The cooling was performed by blast cooling. The cooling rate of the example of the present invention is 0.1 ° C./sec or more. The average crystal grain size was obtained by enlarging the cross-sectional structure of the wire with a microscope, measuring the grain sizes of a plurality of crystals in the visual field, and calculating the average value. The axial residual tensile stress was determined by an X-ray diffraction method. The diameter of the wire after the drawing process is 4.84 to 5.85 mm (5.4 mm in a process with a cross-section reduction rate of 19%, and 5.85 to 4.84 mm in a cross-section reduction ratio of 5 to 35%). Table 7 shows the characteristics of the wire obtained when the processing temperature was changed, and Table 8 shows the characteristics of the wire obtained when the reduction rate of the cross section was changed.
[0077]
[Table 7]
Figure 0003592310
[0078]
[Table 8]
Figure 0003592310
[0079]
Referring to Table 7, the toughness of the extruded material is as low as 13% in drawing. On the other hand, in the case of the present invention, which has been subjected to drawing at a temperature of 50 ° C. or higher, the strength is 330 MPa or higher, and a significant improvement in strength is recognized. Further, it has an aperture value of 15% or more and an elongation value of 6% or more. Further, in processing at 250 ° C. or higher, the rate of increase in strength is small. Therefore, it shows an excellent strength-toughness balance at a processing temperature of 50 ° C to 200 ° C. On the other hand, the drawing at room temperature of 20 ° C. could not be performed due to disconnection.
[0080]
Table 8 shows that at a work ratio of 5%, both the drawing and the elongation are low, but at a work ratio of 10% or more, the increase in strength is remarkable. Further, the drawing process could not be performed at a working ratio of 35%. From this, a wire can be obtained by drawing at a working ratio of 10% or more and 30% or less.
[0081]
The obtained wire had a length of 1000 times or more of the diameter, and could be repeatedly processed in multiple passes. The average crystal grain size of the present invention was 10 μm or less, the surface roughness Rz was 10 μm or less, and the axial residual tensile stress was 80 MPa or less.
[0082]
(Example 6)
Spring processing was performed using the wire obtained in Example 5 and an extruded material having the same diameter. Using a wire having a wire diameter of 5.0 mm, spring processing was performed with a spring outer diameter of 40 mm, and the possibility of the spring processing and the average crystal grain size and surface roughness of the material were measured. The surface roughness was evaluated by Rz. Table 9 shows the results.
[0083]
[Table 9]
Figure 0003592310
[0084]
As can be seen from Table 9, the magnesium wire having a crystal grain size of 10 μm or less and a surface roughness Rz of 10 μm or less can be spring-processed, but otherwise cannot be processed due to wire breakage during the processing. Therefore, it can be said that the magnesium-based alloy wire of the present invention having a crystal grain size of 10 μm or less and a surface roughness Rz of 10 μm or less can be subjected to spring processing.
[0085]
(Example 7)
An extruded material (φ6.0 mm) of a material equivalent to AZ31, AZ61, AZ91, and ZK60 shown below is prepared. The unit of each chemical component is mass%.
[0086]
AZ31: Al: 3.0%, Zn: 1.0%, Mn: 0.15%, the balance being Mg and impurities
AZ61: Al: 6.4%, Zn: 1.0%, Mn: 0.28%, the balance being Mg and impurities
AZ91: contains 9.0% Al, 0.7% Zn, and 0.1% Mn, with the balance being Mg and impurities
ZK60: contains 5.5% of Zn and 0.45% of Zr, with the balance being Mg and impurities
[0087]
Using these extruded materials, wire drawing was performed by a hole die at a processing temperature of 100 ° C. at a processing degree of 15 to 25% / pass to φ1.2 mm. The processing temperature was the heating temperature of the heater installed before the hole die. The rate of temperature rise to the processing temperature is 1 to 10 ° C./sec, and the linear speed of the drawing is 5 m / min. The cooling was performed by blast cooling. The cooling rate is 0.1 ° C./sec or more. At the time of drawing, the material of the present invention could obtain a long wire without breaking. The resulting wire had a length of at least 1000 times the diameter.
[0088]
Further, a tensile test, a measurement of diameter deviation and a measurement of surface roughness were performed. The deviation in diameter is the difference between the maximum value and the minimum value of the diameter in the same cross section of the wire. The surface roughness was evaluated by Rz. Table 10 shows the test results. Each characteristic of the extruded material is also shown as a comparative material.
[0089]
[Table 10]
Figure 0003592310
[0090]
As shown in Table 10, the material of the present invention has a feature that the tensile strength is 300 MPa or more, the drawing is 15% or more, the elongation is 6% or more, the eccentricity difference is 0.01 mm or less, and the surface roughness Rz ≦ 10 μm. It turns out that it has.
[0091]
(Example 8)
Further, welding wires having wire diameters of φ0.8, φ1.6, and φ2.4 mm were prepared at the drawing temperatures of 50 ° C., 150 ° C., and 200 ° C. in the same manner as in Example 7, and the same evaluation was performed. . As a result, it was confirmed that each of them had features of a tensile strength of 300 MPa or more, a drawing of 15% or more, an elongation of 6% or more, a deviation diameter difference of 0.01 mm or less, and a surface roughness Rz ≦ 10 μm. .
[0092]
Further, the obtained wire was wound around a reel every 1.0 to 5.0 kg. The wire drawn from the reel has a good wire habit, and good welding can be expected by automatic welding such as manual welding, MIG, and TIG.
[0093]
(Example 9)
Using an extruded AZ-31 alloy (φ8.0 mm), a wire was drawn at a processing temperature of 100 ° C. to φ4.6 mm (10% or more in one pass, 67% in total) to obtain a wire. The processing temperature was the heating temperature of the heater installed before the hole die. The rate of temperature rise to the processing temperature is 1 to 10 ° C./sec, and the linear speed of the drawing is 2 to 10 m / min. Cooling after drawing is performed by blast cooling, and the cooling rate is 0.1 ° C./sec or more. The obtained wire was subjected to a heat treatment at 100 ° C. to 350 ° C. for 15 minutes. Table 11 shows the tensile properties. Here, those having a mixed grain structure or those having an average crystal grain size of 5 μm or less were indicated as “Examples of the present invention”.
[0094]
[Table 11]
Figure 0003592310
[0095]
According to Table 11, when the heat treatment temperature is 80 ° C. or lower, the strength is high, but the elongation, drawing, and toughness are poor. The crystal structure at this time is a processed structure, and the average particle size is about 20 μm reflecting the particle size before processing.
[0096]
Further, when the heating temperature is 150 ° C. or higher, although the strength is slightly reduced, the recovery of the elongation and the drawing is remarkable, and a wire balanced in strength and toughness can be obtained. At this time, at a heating temperature of 150 ° C. and 200 ° C., the crystal structure has a mixed grain structure of crystal grains having an average particle diameter of 3 μm or less and crystal grains having an average particle diameter of 15 μm or more. At a temperature of 250 ° C. or higher, a structure in which the size of crystal grains is almost uniform is exhibited, and the average particle size is as shown in Table 11. When the average particle size is 5 μm or less, it is possible to secure a strength of 300 MPa or more.
[0097]
(Example 10)
Using an extruded material of AZ-31 alloy (φ8.0 mm), the working temperature was set to 150 ° C., and the drawing was performed by changing the total working degree at one pass working degree of 10% or more, and the obtained wire was subjected to 200 ° C. For 15 minutes, and the tensile properties of the heat-treated material were evaluated. The processing temperature of the drawing process was the heating temperature of the heater installed before the hole die. The rate of temperature rise to the processing temperature is 2 to 5 ° C./sec, and the linear speed of drawing is 2 to 5 m / min. Cooling after drawing was performed by blast cooling, and the cooling rate was 0.1 ° C./sec or more. Table 12 shows the results. Here, those having a mixed grain structure are indicated as “Examples of the present invention”.
[0098]
[Table 12]
Figure 0003592310
[0099]
As can be seen from Table 12, the structure control is insufficient when the total workability is 10% or less, but when the total workability is 15% or more, a mixed structure of crystal grains having an average grain size of 3 μm or less and crystal grains having an average grain size of 15 μm or more is used. It has both high strength and high toughness.
[0100]
FIG. 1 shows a micrograph of the structure of the wire after the heat treatment at a working ratio of 23% by an optical microscope. As is clear from this photograph, it was found that the mixed structure of the crystal grains having an average particle diameter of 3 μm or less and the crystal grains having an average particle diameter of 15 μm or more was about 15%. In the case where a mixed grain structure was observed in this example, the area ratio of crystal grains of 3 μm or less was 10% or more. Further, when the total working degree is 30% or more, the strength is further increased, which is effective.
(Example 11)
Using an extruded material of ZK60 alloy (φ6.0 mm), drawing was performed to φ5.0 mm at a processing temperature of 150 ° C. (total processing degree: 30.6%). The processing temperature was the heating temperature of the heater installed before the hole die. The rate of temperature rise to the processing temperature is 2 to 5 ° C./sec, and the linear speed of drawing is 2 m / min. Cooling after drawing was performed by blast cooling, and the cooling rate was 0.1 ° C./sec or more. The cooled wire was subjected to a heat treatment at 100 ° C. to 350 ° C. for 15 minutes. Table 13 shows the tensile properties of the wire after the heat treatment. Here, those having a mixed grain structure or those having an average crystal grain size of 5 μm or less were indicated as “Examples of the present invention”.
[0101]
[Table 13]
Figure 0003592310
[0102]
Table 13 shows that at a heating temperature of 80 ° C. or lower, although the strength is high, the elongation and the drawing are low, and the toughness is poor. The crystal structure at this time is a processed structure, and the particle size is more than 10 μm reflecting the particle size before processing.
[0103]
Further, when the heating temperature is 150 ° C. or higher, although the strength is slightly reduced, the recovery of the elongation and the drawing is remarkable, and a wire balanced in strength and toughness can be obtained. At this time, at a heating temperature of 150 ° C. and 200 ° C., the crystal structure has a mixed grain structure of crystal grains having an average particle diameter of 3 μm or less and crystal grains having an average particle diameter of 15 μm or more. At a temperature of 250 ° C. or higher, a structure having a uniform particle size is exhibited, and the particle size is as shown in Table 13. When the average particle size is 5 μm or less, the strength of 390 MPa or more can be secured.
[0104]
(Example 12)
Using an extruded material (φ5.0 mm) of an AZ31 alloy, an AZ61 alloy, or a ZK60 alloy, warm drawing was performed by a hole die to φ4.3 mm. The processing temperature was the heating temperature of the heater installed before the hole die. The rate of temperature rise to the processing temperature is 2 to 5 ° C./sec, and the linear speed of the drawing is 3 m / min. Cooling after drawing was performed by blast cooling, and the cooling rate was 0.1 ° C./sec or more. Tables 14 to 16 show the heating temperature and the characteristics of the obtained wire during the drawing process. The characteristics of the wire are YP ratio and torsion yield ratio τ 0.2 / Τ max Was evaluated. The YP ratio is 0.2% proof stress / tensile strength. The torsional yield ratio is 0.2% yield strength τ in the torsional test. 0.2 Maximum shear stress τ max Is the ratio to In the torsion test, the distance between the chucks was set to 100d (d: the diameter of the wire), and τ 0.2 And τ max I asked. As a comparative material, the characteristics of the extruded material are also shown.
[0105]
[Table 14]
Figure 0003592310
[0106]
[Table 15]
Figure 0003592310
[0107]
[Table 16]
Figure 0003592310
[0108]
Referring to Tables 14 to 16, the YP ratio of the extruded material is about 0.7, but in the present invention examples, the YP ratio is 0.9 or more, and the value of 0.2% proof stress is tensile. More than an increase in strength. Thus, it can be seen that effective characteristics as a structural material can be obtained.
[0109]
Also, τ 0.2 / Τ max It can be seen that the ratio is less than 0.5 in any composition in the extruded material, but shows a high value of 0.6 or more in the examples of the present invention. This result is the same for a line or a bar having an irregular (non-circular) cross section.
[0110]
(Example 13)
Using an extruded material (φ5.0 mm) of an AZ31 alloy, an AZ61 alloy, or a ZK60 alloy, wire drawing with a hole die was performed at a temperature of 50 ° C to φ4.3 mm. The processing temperature was the heating temperature of the heater installed before the hole die. The rate of temperature rise to the processing temperature is 5 to 10 ° C./sec, and the linear speed of the drawing is 3 m / min. Cooling after drawing was performed by blast cooling, and the cooling rate was 0.1 ° C./sec or more. After the cooling, the wire is subjected to a heat treatment at 100 to 300 ° C. for 15 minutes. As a characteristic of the wire, the YP ratio and the torsion yield ratio τ are the same as in the twelfth embodiment. 0.2 / Τ max Was evaluated. The results are shown in Tables 17 to 19. As a comparative material, the characteristics of the extruded material are also shown.
[0111]
[Table 17]
Figure 0003592310
[0112]
[Table 18]
Figure 0003592310
[0113]
[Table 19]
Figure 0003592310
[0114]
Referring to Tables 17 to 19, the YP ratio of the extruded material is about 0.7, whereas the YP ratio of the example of the present invention subjected to the drawing and the heat treatment is 0.75 or more. Among them, it is understood that the example of the present invention in which the YP ratio is controlled to 0.75 or more and less than 0.90 has a large elongation value and good workability. If a higher strength is sought, those having a YP ratio of 0.80 or more and less than 0.90 are more preferable because they have a good balance with elongation.
[0115]
Also, the torsional yield ratio τ 0.2 / Τ max Is less than 0.5 in any composition of the extruded material, but shows a high value of 0.50 or more when subjected to drawing and heat treatment. Considering workability, when trying to secure elongation value, τ 0.2 / Τ max It is understood that the ratio is preferably 0.50 or more and less than 0.60.
[0116]
These results show the same tendency regardless of the composition. Further, the optimal heat treatment conditions are affected by the degree of drawing and the heating time, and differ depending on the drawing conditions. Furthermore, this result is the same for wires and rods having a cross-section that is irregular (non-circular).
[0117]
(Example 14)
Using an extruded material (φ5.0 mm) of a magnesium alloy AZ10 alloy containing Al: 1.2%, Zn: 0.4%, and Mn: 0.3% in mass%, and the balance being Mg and impurities, The drawing process was performed at a processing temperature of 100 ° C. with a total cross-sectional reduction rate of 36% (2 passes) up to φ4.0 mm. A hole die was used for this drawing. The processing temperature is such that a heater is installed before the hole die and the heating temperature of the heater is used as the processing temperature. The rate of temperature rise to the processing temperature is 10 ° C./sec, the cooling rate is 0.1 ° C./sec or more, and the linear speed of drawing is 2 m / min. Cooling after drawing was performed by blast cooling. Thereafter, the obtained linear body was subjected to a heat treatment at a temperature of 50 ° C. to 350 ° C. for 20 minutes to obtain various wires.
[0118]
Tensile strength, elongation at break, drawing, YP ratio, τ 0.2 / Τ max The crystal grain size was investigated. The average crystal grain size was obtained by enlarging the cross-sectional structure of the wire with a microscope, measuring the grain sizes of a plurality of crystals in the visual field, and calculating the average value. The results are shown in Table 20. The extruded material of φ5.0mm has a tensile strength of 225MPa, a toughness of 38% drawing, an elongation of 9%, a YP ratio of 0.64, τ 0.2 / Τ max The ratio is 0.55.
[0119]
[Table 20]
Figure 0003592310
[0120]
As is clear from Table 20, the strength of the drawn wire is significantly improved as compared with the extruded material. Looking at the mechanical properties after the heat treatment, there is no significant change from the properties after drawing at a heating temperature of 100 ° C. or less. It can be seen that at a temperature of 150 ° C. or more, both the elongation at break and the reduction of the area greatly increase. Compared to a wire as drawn without heat treatment, tensile strength, YP ratio, τ 0.2 / Τ max Although the ratio decreases, the tensile strength of the original extruded material, the YP ratio, τ 0.2 / Τ max It greatly exceeds the ratio. If the heat treatment temperature exceeds 300 ° C., tensile strength, YP ratio, τ 0.2 / Τ max An increase in the ratio is small, and a heat treatment temperature of preferably 300 ° C. or less is desired.
[0121]
As shown in Table 20, the crystal grain size of the wire obtained here is 10 μm or less at a heating temperature of 150 ° C. or more, and 5 μm or less at 200 to 250 ° C. At a temperature of 150 ° C., a mixed grain structure of crystal grains of 3 μm or less and crystal grains of 15 μm or more was obtained, and the area ratio of the crystal grains of 3 μm or less was 10% or more.
[0122]
Further, the obtained wire had a length of 1000 times or more the diameter and a surface roughness Rz of 10 μm or less. Further, when the axial residual tensile stress on the wire surface was determined by an X-ray diffraction method, the stress was 80 MPa or less. Further, the diameter difference was 0.01 mm or less. The deviation in diameter is the difference between the maximum value and the minimum value of the diameter in the same cross section of the wire.
[0123]
Then, when the obtained wire (φ4.0 mm) was subjected to spring processing at room temperature with a spring outer diameter of 35 mm, the wire of the present invention could be processed without any problem.
[0124]
(Example 15)
Using an extruded material (φ5.0 mm) of a magnesium-based alloy AZ10 alloy containing 1.2% by mass, 0.4% by mass of Zn, and 0.3% by mass of Mn, the balance being Mg and impurities in mass%. Then, drawing was performed under various conditions to obtain various wires. A hole die was used for this drawing. The processing temperature is such that a heater is installed before the hole die and the heating temperature of the heater is used as the processing temperature. The rate of temperature rise to the working temperature is 10 ° C./sec, and the linear speed of drawing is 2 m / min. Tables 21 and 22 show the characteristics of the obtained wire. Table 21 shows the conditions and results when the processing temperature was changed while the cross-sectional reduction rate was constant, and Table 22 shows the conditions and results when the cross-sectional reduction rate was changed while the processing temperature was constant. In this example, processing is performed only in one pass, and the “section reduction rate” here is the total section reduction rate.
[0125]
[Table 21]
Figure 0003592310
[0126]
[Table 22]
Figure 0003592310
[0127]
Referring to Table 21, the extruded material has a tensile strength of 205 MPa, a toughness of 38%, and an elongation of 9%. On the other hand, No. 1 was subjected to drawing at a temperature of 50 ° C. or higher. 1-3 to 1-9 have an aperture value of 30% or more and an elongation value of 6% or more. Furthermore, these test materials have a high tensile strength of 250 MPa or more, a YP ratio of 0.90 or more, and a τ of 0.60 or more. 0.2 / Τ max It can be seen that the strength was improved without significantly lowering the toughness. Among them, No. 1 was subjected to drawing at a temperature of 100 ° C. or higher. 1-4 to 1-9 have an aperture value of 40% or more and an elongation value of 10% or more, and are particularly excellent in terms of toughness. On the other hand, when the drawing temperature exceeds 300 ° C., the rate of increase in strength is small, and No. 2 was subjected to drawing at room temperature of 20 ° C. No. 1-2 could not be processed due to disconnection. Therefore, at a processing temperature of 50 ° C. to 300 ° C. (preferably 100 ° C. to 300 ° C.), a better strength-toughness balance is exhibited.
[0128]
As shown in Table 22, No. 5 having a processing degree of 5%. 2-2, tensile strength, YP ratio, τ 0.2 / Τ max The rate of increase of the ratio is small, and when the working ratio is 10% or more, the tensile strength, YP ratio, τ 0.2 / Τ max The rate of increase of the ratio is increasing. In the case of No. 3 having a processing degree of 35%. In 2-6, the drawing process was not possible. From this fact, a high tensile strength of 250 MPa or more, a YP ratio of 0.9 or more, and a τ of 0.60 or more are obtained without reducing toughness by drawing at a workability of 10% or more and 30% or less. 0.2 / Τ max It can be seen that excellent characteristics of the ratio are exhibited.
[0129]
The wire obtained in each of Tables 21 and 22 had a length of 1000 times or more the diameter and was capable of multi-pass repetitive drawing. Further, the surface roughness Rz was 10 μm or less. When the axial residual tensile stress on the wire surface was also determined by X-ray diffraction, the stress was 80 MPa or less. Further, the diameter difference was 0.01 mm or less. The deviation diameter difference is a difference between the maximum value and the minimum value of the diameter in the same cross section of the wire.
[0130]
Then, when the obtained wire was subjected to spring processing at room temperature with a spring outer diameter of 40 mm, the wire of the present invention could be processed without any problem.
[0131]
(Example 16)
Magnesium alloy (AS41) containing 4.2% of Al, 0.50% of Mn, 1.1% of Si, and the balance being Mg and impurities, and 6.1% of Al, Mn: 0% by mass. Using an extruded material (φ5.0 mm) of a magnesium alloy (AM60) containing 0.44% and the remainder consisting of Mg and impurities, processing was performed with a hole die having a cross-sectional reduction rate of 19% to φ4.5 mm. Table 23 shows the processing conditions and the characteristics of the obtained wire.
[0132]
[Table 23]
Figure 0003592310
[0133]
Referring to Table 23, the extruded material of the AS41 alloy has a tensile strength of 259 MPa, a 0.2% proof stress of 151 MPa, and a low YP ratio of 0.58. The aperture is 19.5% and the elongation is 9.5%.
[0134]
The extruded material of the AM60 alloy also has a tensile strength of 265 MPa, a 0.2% proof stress of 160 MPa, and a low YP ratio of 0.60.
[0135]
On the other hand, those which were heated to a temperature of 150 ° C. and subjected to the drawing process had a drawing value of 30% or more and an elongation value of 6% or more for both the AS41 alloy and the AM60 alloy, and a high tensile strength of 300 MPa or more. It has strength and a YP ratio of 0.9 or more, and it can be seen that strength can be improved without significantly lowering toughness. Further, the drawing at room temperature of 20 ° C. could not be performed due to disconnection.
[0136]
(Example 17)
Magnesium alloy (AS41) containing 4.2% of Al, 0.50% of Mn, 1.1% of Si, and the balance being Mg and impurities, and 6.1% of Al, Mn: 0% by mass. Using a magnesium alloy (AM60) extruded material (φ5.0 mm) containing 0.44% and the remainder consisting of Mg and impurities, using a hole die with a 19% cross-sectional reduction rate to φ4.5 mm at a processing temperature of 150 ° C. Processing was performed. The cooling rate after this processing is 10 ° C./sec. The wire obtained at that time was heated at 80 ° C. and 200 ° C. for 15 minutes, and the tensile properties and the crystal grain size were evaluated at room temperature. Table 24 shows the results.
[0137]
[Table 24]
Figure 0003592310
[0138]
After the wire drawing, the tensile strength, the 0.2% proof stress, and the YP ratio are greatly improved. Looking at the mechanical properties of the heat-treated material after drawing, there is no significant change from the properties after drawing at a processing temperature of 80 ° C. It can be seen that at a temperature of 200 ° C., both the elongation at break and the drawing were greatly increased. Although the tensile strength, 0.2% proof stress, and YP ratio are lower than those of the as-drawn material, the tensile strength, 0.2% proof stress, and YP ratio of the original extruded material greatly exceed.
[0139]
As shown in Table 24, the crystal grain size obtained at this time is a fine crystal grain of 5 μm or less at a heating temperature of 200 ° C. In addition, the obtained wire had a length of 1000 times or more the diameter, a surface roughness Rz of 10 μm or less, an axial residual tensile stress of 80 MPa or less, and a diameter difference of 0.01 mm or less.
[0140]
Further, when the obtained wire (φ4.5 mm) was subjected to spring processing at room temperature with a spring outer diameter of 40 mm, the wire of the present invention could be processed without any problem.
[0141]
(Example 18)
In mass%, a cast material of magnesium alloy (EZ33) containing 2.5% of Zn, 0.6% of Zr, 2.9% of RE, and the balance being Mg and impurities is φ5.0 mm by hot forging. And processed by a hole die having a cross-sectional reduction rate of 19% up to φ4.5 mm. Table 25 shows the processing conditions and the characteristics of the obtained wire. It should be noted that the gym is used for RE.
[0142]
[Table 25]
Figure 0003592310
[0143]
Referring to Table 25, the extruded material of the EZ33 alloy has a tensile strength of 180 MPa, a 0.2% proof stress of 121 MPa, and a low YP ratio of 0.67. The drawing is 15.2% and the elongation is 4.0%.
[0144]
On the other hand, those which were heated to a temperature of 150 ° C. and subjected to drawing had a drawing value of 30% or more and an elongation value of 6% or more, a high tensile strength of 220 MPa or more, and a tensile strength of 0.9 or more. It has a YP ratio, and it can be seen that strength can be improved without significantly lowering toughness. Further, the drawing at room temperature of 20 ° C. could not be performed due to disconnection.
[0145]
(Example 19)
In mass%, a cast material of magnesium alloy (EZ33) containing 2.5% of Zn, 0.6% of Zr, 2.9% of RE, and the balance being Mg and impurities is φ5.0 mm by hot forging. And processed by a hole die having a cross-sectional reduction rate of 19% up to φ4.5 mm. The cooling rate after this processing is 10 ° C./sec. The wire obtained at that time was heated at 80 ° C. and 200 ° C. for 15 minutes, and the tensile properties and the crystal grain size were evaluated at room temperature. The results are shown in Table 26. It should be noted that the gym is used for RE.
[0146]
[Table 26]
Figure 0003592310
[0147]
After the wire drawing, the tensile strength, the 0.2% proof stress, and the YP ratio are greatly improved. Looking at the mechanical properties of the heat-treated material after drawing, there is no significant change from the properties after drawing at a processing temperature of 80 ° C. It can be seen that at a temperature of 200 ° C., both the elongation at break and the drawing were greatly increased. Although the tensile strength, 0.2% proof stress, and YP ratio are lower than those of the as-drawn material, the tensile strength, 0.2% proof stress, and YP ratio of the original extruded material greatly exceed.
[0148]
As shown in Table 26, the crystal grain size obtained at this time is a fine crystal grain of 5 μm or less at a heating temperature of 200 ° C. Further, the obtained wire had a length of 1000 times or more the diameter, a surface roughness Rz of 10 μm or less, an axial residual tensile stress of 80 MPa or less, and a diameter difference of 0.01 mm or less.
[0149]
(Example 20)
By using an extruded material (φ5.0 mm) of a magnesium alloy (AS21) containing 1.9% of Al, 0.45% of Mn, and 1.0% of Si by mass%, and the balance being Mg and impurities. , And processing was performed with a hole die having a cross-sectional reduction rate of 19% to φ4.5 mm. Table 27 shows the processing conditions and the characteristics of the obtained wire.
[0150]
[Table 27]
Figure 0003592310
[0151]
Referring to Table 27, the extruded material of the AS21 alloy has a tensile strength of 215 MPa, a 0.2% proof stress of 141 MPa, and a low YP ratio of 0.66.
[0152]
On the other hand, those which were heated to a temperature of 150 ° C. and subjected to drawing had a draw value of 40% or more and an elongation value of 6% or more, a high tensile strength of 250 MPa or more, and a tensile strength of 0.9 or more. It has a YP ratio, and it can be seen that strength can be improved without significantly lowering toughness. Further, the drawing at room temperature of 20 ° C. could not be performed due to disconnection.
[0153]
Further, the obtained wire had a length of 1000 times or more the diameter, a surface roughness Rz of 10 μm or less, an axial residual tensile stress of 80 MPa or less, and a diameter difference of 0.01 mm or less. Further, when the obtained wire (φ4.5 mm) was subjected to spring processing at room temperature with a spring outer diameter of 40 mm, the wire of the present invention could be processed without any problem.
[0154]
(Example 21)
Using an extruded material (φ5.0) of a magnesium alloy (AS21) containing 1.9% of Al, 0.45% of Mn, and 1.0% of Si, and the balance being Mg and impurities in mass%. At a processing temperature of 150 ° C., processing was performed with a hole die having a cross-sectional reduction rate of 19% up to φ4.5 mm. The cooling rate after this processing is 10 ° C./sec. The wire obtained at that time was heated at 80 ° C. and 200 ° C. for 15 minutes, and the tensile properties and the crystal grain size were evaluated at room temperature. The results are shown in Table 28.
[0155]
[Table 28]
Figure 0003592310
[0156]
After the wire drawing, the tensile strength, the 0.2% proof stress, and the YP ratio are greatly improved. Looking at the mechanical properties of the heat-treated material after drawing, there is no significant change from the properties after drawing at a processing temperature of 80 ° C. It can be seen that at a temperature of 200 ° C., both the elongation at break and the drawing were greatly increased. Although the tensile strength, the 0.2% proof stress, and the YP ratio are lower than those of the as-drawn material, they greatly exceed the tensile strength, 0.2% proof stress, and the YP ratio of the original extruded material.
[0157]
At this time, as shown in Table 28, the obtained crystal grain size is a fine crystal grain of 5 μm or less at a heating temperature of 200 ° C. In addition, the obtained wire had a length of 1000 times or more the diameter, a surface roughness Rz of 10 μm or less, an axial residual tensile stress of 80 MPa or less, and a diameter difference of 0.01 mm or less.
[0158]
Further, when the obtained wire (φ4.5 mm) was subjected to spring processing at room temperature with a spring outer diameter of 40 mm, the wire of the present invention could be processed without any problem.
[0159]
(Example 22)
An extruded material (φ5.0 mm) of the AZ31 alloy was prepared and subjected to drawing at a processing temperature of 100 ° C. to φ4.0 mm with a surface reduction rate of 36% (two passes). The cooling rate after drawing is 10 ° C./sec. Thereafter, heat treatment was performed at a temperature of 100 ° C. to 350 ° C. for 60 minutes to obtain various wires. Then, the rotational bending fatigue strength of the wire was evaluated by a Nakamura type rotational bending fatigue test. Fatigue test is 10 7 It was carried out at times. The average crystal grain size and the residual tensile stress in the axial direction of each sample were also evaluated at the same time. The results are shown in Table 29.
[0160]
[Table 29]
Figure 0003592310
[0161]
As is clear from Table 29, the fatigue strength reaches a maximum of 105 MPa or more by the heat treatment at 150 ° C. or more and 250 ° C. or less. At this time, the average crystal grain size is 4 μm or less, and the axial residual tensile stress is 10 MPa or less.
[0162]
Extruded materials (φ5.0 mm) of AZ61 alloy, AS41 alloy, AM60 alloy, and ZK60 alloy were prepared, and the same evaluation was performed. The results are shown in Tables 30 to 33.
[0163]
[Table 30]
Figure 0003592310
[0164]
[Table 31]
Figure 0003592310
[0165]
[Table 32]
Figure 0003592310
[0166]
[Table 33]
Figure 0003592310
[0167]
In any of the alloy systems, a fatigue strength of 105 MPa or more is obtained by a combination of the drawing and the subsequent heat treatment, and the fatigue strength is maximized by the heat treatment of 150 ° C. or more and 250 ° C. or less. Further, the average crystal grain size is 4 μm or less, and the axial residual tensile stress is 10 MPa or less.
[0168]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for manufacturing a wire of the present invention, it is possible to draw a magnesium alloy, which has been difficult in the past, and to obtain a magnesium-based alloy wire having excellent strength and toughness.
[0169]
Further, the magnesium-based alloy wire of the present invention has high toughness, is easy to perform post-processing such as spring processing, and is effective as a lightweight material having excellent toughness and specific strength. Therefore, wires used for reinforcing frames of MD players, CD players, mobile phones, etc. and for suitcase frames, other lightweight springs, and long welding lines and screws that can be used in automatic welding machines, etc. Is expected to be used effectively. In addition, it is expected to be used as a structural material.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a photograph of the structure of the wire of the present invention by an optical microscope.

Claims (41)

マグネシウム基合金ワイヤであって、
30 300 ℃での引き抜きにより得られ、
結晶構造からなり、
引張強度が220MPa以上、絞りが15%以上、伸びが6%以上で、
以下の(A)〜(E)のいずれかの化学成分からなることを特徴とするマグネシウム基合金ワイヤ。
(A)質量%で、Al:0.1〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、残部が Mg および不純物
(B)質量%で、Al:0.1〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、さらにZn:0.5〜2.0%、Si:0.3〜2.0%から選択される元素を1種以上含み、残部が Mg および不純物
(C)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%を含み、残部が Mg および不純物
(D)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%、Mn:0.5〜2.0%を含み、残部が Mg および不純物
(E)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、希土類元素:1.0〜3.0%を含み、残部が Mg および不純物
A magnesium-based alloy wire,
Obtained by drawing at 30 ~ 300 ° C.,
Consisting of a crystal structure,
With tensile strength of 220MPa or more, drawing of 15% or more, elongation of 6% or more,
A magnesium-based alloy wire comprising any one of the following chemical components (A) to (E):
(A) In mass%, Al: 0.1 to 12.0%, Mn: 0.1 to 1.0%, the balance being Mg and impurities
(B) by mass% Al: 0.1 ~ 12.0% Mn: it includes 0.1% to 1.0%, further Zn: 0.5 to 2.0% Si: includes 0.3 to 2.0% of one or more elements selected from the remainder Mg and impurities
(C) In mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, Zr: 0.4 to 2.0%, the balance being Mg and impurities
(D) In mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, Zr: 0.4 to 2.0%, Mn: 0.5 to 2.0%, the balance being Mg and impurities
(E) In mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, rare earth element: 1.0 to 3.0%, the balance being Mg and impurities
マグネシウム基合金ワイヤであって、
30 300 ℃での引き抜きにより得られ、
結晶構造からなり、
圧縮引張の繰り返し振幅応力を1×107回付与した場合の疲れ強さが105MPa以上で、
以下の(A)〜(E)のいずれかの化学成分からなることを特徴とするマグネシウム基合金ワイヤ。
(A)質量%で、Al:0.1〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、残部が Mg および不純物
(B)質量%で、Al:0.1〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、さらにZn:0.5〜2.0%、Si:0.3〜2.0%から選択される元素を1種以上含み、残部が Mg および不純物
(C)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%を含み、残部が Mg および不純物
(D)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%、Mn:0.5〜2.0%を含み、残部が Mg および不純物
(E)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、希土類元素:1.0〜3.0%を含み、残部が Mg および不純物
A magnesium-based alloy wire,
Obtained by drawing at 30 ~ 300 ° C.,
Consisting of a crystal structure,
Fatigue strength of 105MPa or more when 1 × 10 7 repetitive amplitude stress of compression and tension is applied,
A magnesium-based alloy wire comprising any one of the following chemical components (A) to (E):
(A) In mass%, Al: 0.1 to 12.0%, Mn: 0.1 to 1.0%, the balance being Mg and impurities
(B) by mass% Al: 0.1 ~ 12.0% Mn: it includes 0.1% to 1.0%, further Zn: 0.5 to 2.0% Si: includes 0.3 to 2.0% of one or more elements selected from the remainder Mg and impurities
(C) In mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, Zr: 0.4 to 2.0%, the balance being Mg and impurities
(D) In mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, Zr: 0.4 to 2.0%, Mn: 0.5 to 2.0%, the balance being Mg and impurities
(E) In mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, rare earth element: 1.0 to 3.0%, the balance being Mg and impurities
マグネシウム基合金ワイヤであって、
30 300 ℃での引き抜きにより得られ、
結晶構造からなり、
YP比が0.75以上で、
以下の(A)〜(E)のいずれかの化学成分からなることを特徴とするマグネシウム基合金ワイヤ。
(A)質量%で、Al:0.1〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、残部が Mg および不純物
(B)質量%で、Al:0.1〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、さらにZn:0.5〜2.0%、Si:0.3〜2.0%から選択される元素を1種以上含み、残部が Mg および不純物
(C)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%を含み、残部が Mg および不純物
(D)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%、Mn:0.5〜2.0%を含み、残部が Mg および不純物
(E)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、希土類元素:1.0〜3.0%を含み、残部が Mg および不純物
A magnesium-based alloy wire,
Obtained by drawing at 30 ~ 300 ° C.,
Consisting of a crystal structure,
If the YP ratio is 0.75 or more,
A magnesium-based alloy wire comprising any one of the following chemical components (A) to (E):
(A) In mass%, Al: 0.1 to 12.0%, Mn: 0.1 to 1.0%, the balance being Mg and impurities
(B) by mass% Al: 0.1 ~ 12.0% Mn: it includes 0.1% to 1.0%, further Zn: 0.5 to 2.0% Si: includes 0.3 to 2.0% of one or more elements selected from the remainder Mg and impurities
(C) In mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, Zr: 0.4 to 2.0%, the balance being Mg and impurities
(D) In mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, Zr: 0.4 to 2.0%, Mn: 0.5 to 2.0%, the balance being Mg and impurities
(E) In mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, rare earth element: 1.0 to 3.0%, the balance being Mg and impurities
マグネシウム基合金ワイヤであって、
30 300 ℃での引き抜きにより得られ、
結晶構造からなり、
捻り試験における0.2%耐力τ0.2の最大せん断応力τmaxに対する比:τ0.2/τmaxが0.50以上で、
以下の(A)〜(E)のいずれかの化学成分からなることを特徴とするマグネシウム基合金ワイヤ。
(A)質量%で、Al:0.1〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、残部が Mg および不純物
(B)質量%で、Al:0.1〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、さらにZn:0.5〜2.0%、Si:0.3〜2.0%から選択される元素を1種以上含み、残部が Mg および不純物
(C)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%を含み、残部が Mg および不純物
(D)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%、Mn:0.5〜2.0%を含み、残部が Mg および不純物
(E)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、希土類元素:1.0〜3.0%を含み、残部が Mg および不純物
A magnesium-based alloy wire,
Obtained by drawing at 30 ~ 300 ° C.,
Consisting of a crystal structure,
The ratio of the 0.2% proof stress τ 0.2 to the maximum shear stress τ max in the torsional test: τ 0.2 / τ max is 0.50 or more,
A magnesium-based alloy wire comprising any one of the following chemical components (A) to (E):
(A) In mass%, Al: 0.1 to 12.0%, Mn: 0.1 to 1.0%, the balance being Mg and impurities
(B) by mass% Al: 0.1 ~ 12.0% Mn: it includes 0.1% to 1.0%, further Zn: 0.5 to 2.0% Si: includes 0.3 to 2.0% of one or more elements selected from the remainder Mg and impurities
(C) In mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, Zr: 0.4 to 2.0%, the balance being Mg and impurities
(D) In mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, Zr: 0.4 to 2.0%, Mn: 0.5 to 2.0%, the balance being Mg and impurities
(E) In mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, rare earth element: 1.0 to 3.0%, the balance being Mg and impurities
マグネシウム基合金ワイヤであって、
30 300 ℃での引き抜きにより得られ、
結晶構造からなり、
捻り試験における0.2%耐力τ0.2が165MPa以上で、
以下の(A)〜(E)のいずれかの化学成分からなることを特徴とするマグネシウム基合金ワイヤ。
(A)質量%で、Al:0.1〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、残部が Mg および不純物
(B)質量%で、Al:0.1〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、さらにZn:0.5〜2.0%、Si:0.3〜2.0%から選択される元素を1種以上含み、残部が Mg および不純物
(C)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%を含み、残部が Mg および不純物
(D)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%、Mn:0.5〜2.0%を含み、残部が Mg および不純物
(E)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、希土類元素:1.0〜3.0%を含み、残部が Mg および不純物
A magnesium-based alloy wire,
Obtained by drawing at 30 ~ 300 ° C.,
Consisting of a crystal structure,
0.2% proof stress τ 0.2 in torsional test is 165MPa or more,
A magnesium-based alloy wire comprising any one of the following chemical components (A) to (E):
(A) In mass%, Al: 0.1 to 12.0%, Mn: 0.1 to 1.0%, the balance being Mg and impurities
(B) by mass% Al: 0.1 ~ 12.0% Mn: it includes 0.1% to 1.0%, further Zn: 0.5 to 2.0% Si: includes 0.3 to 2.0% of one or more elements selected from the remainder Mg and impurities
(C) In mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, Zr: 0.4 to 2.0%, the balance being Mg and impurities
(D) In mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, Zr: 0.4 to 2.0%, Mn: 0.5 to 2.0%, the balance being Mg and impurities
(E) In mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, rare earth element: 1.0 to 3.0%, the balance being Mg and impurities
マグネシウム基合金ワイヤであって、
30 300 ℃での引き抜きにより得られ、
結晶構造からなり、
ワイヤを構成する合金の結晶粒径が10μm以下で、
以下の(A)〜(E)のいずれかの化学成分からなることを特徴とするマグネシウム基合金ワイヤ。
(A)質量%で、Al:0.1〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、残部が Mg および不純物
(B)質量%で、Al:0.1〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、さらにZn:0.5〜2.0%、Si:0.3〜2.0%から選択される元素を1種以上含み、残部が Mg および不純物
(C)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%を含み、残部が Mg および不純物
(D)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%、Mn:0.5〜2.0%を含み、残部が Mg および不純物
(E)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、希土類元素:1.0〜3.0%を含み、残部が Mg および不純物
A magnesium-based alloy wire,
Obtained by drawing at 30 ~ 300 ° C.,
Consisting of a crystal structure,
The crystal grain size of the alloy constituting the wire is 10 μm or less,
A magnesium-based alloy wire comprising any one of the following chemical components (A) to (E):
(A) In mass%, Al: 0.1 to 12.0%, Mn: 0.1 to 1.0%, the balance being Mg and impurities
(B) by mass% Al: 0.1 ~ 12.0% Mn: it includes 0.1% to 1.0%, further Zn: 0.5 to 2.0% Si: includes 0.3 to 2.0% of one or more elements selected from the remainder Mg and impurities
(C) In mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, Zr: 0.4 to 2.0%, the balance being Mg and impurities
(D) In mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, Zr: 0.4 to 2.0%, Mn: 0.5 to 2.0%, the balance being Mg and impurities
(E) In mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, rare earth element: 1.0 to 3.0%, the balance being Mg and impurities
マグネシウム基合金ワイヤであって、
30 300 ℃での引き抜きにより得られ、
結晶構造からなり、
ワイヤを構成する合金の結晶粒径が、平均粒径3μm以下の微細な結晶粒と平均粒径15μm以上の粗大な結晶粒の混粒組織で、
以下の(A)〜(E)のいずれかの化学成分からなることを特徴とするマグネシウム基合金ワイヤ。
(A)質量%で、Al:0.1〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、残部が Mg および不純物
(B)質量%で、Al:0.1〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、さらにZn:0.5〜2.0%、Si:0.3〜2.0%から選択される元素を1種以上含み、残部が Mg および不純物
(C)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%を含み、残部が Mg および不純物
(D)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%、Mn:0.5〜2.0%を含み、残部が Mg および不純物
(E)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、希土類元素:1.0〜3.0%を含み、残部が Mg および不純
A magnesium-based alloy wire,
Obtained by drawing at 30 ~ 300 ° C.,
Consisting of a crystal structure,
The crystal grain size of the alloy constituting the wire is a mixed grain structure of fine crystal grains with an average grain size of 3 μm or less and coarse crystal grains with an average grain size of 15 μm or more.
A magnesium-based alloy wire comprising any one of the following chemical components (A) to (E):
(A) In mass%, Al: 0.1 to 12.0%, Mn: 0.1 to 1.0%, the balance being Mg and impurities
(B) by mass% Al: 0.1 ~ 12.0% Mn: it includes 0.1% to 1.0%, further Zn: 0.5 to 2.0% Si: includes 0.3 to 2.0% of one or more elements selected from the remainder Mg and impurities
(C) In mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, Zr: 0.4 to 2.0%, the balance being Mg and impurities
(D) In mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, Zr: 0.4 to 2.0%, Mn: 0.5 to 2.0%, the balance being Mg and impurities
(E) mass% Zn: 1.0 to 10.0% rare earth elements: comprises 1.0% to 3.0%, the balance being Mg and impurities thereof
マグネシウム基合金ワイヤであって、
30 300 ℃での引き抜きにより得られ、
結晶構造からなり、
ワイヤ表面の表面粗さがRz≦10μmで、
以下の(A)〜(E)のいずれかの化学成分からなることを特徴とするマグネシウム基合金ワイヤ。
(A)質量%で、Al:0.1〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、残部が Mg および不純物
(B)質量%で、Al:0.1〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、さらにZn:0.5〜2.0%、Si:0.3〜2.0%から選択される元素を1種以上含み、残部が Mg および不純物
(C)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%を含み、残部が Mg および不純物
(D)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%、Mn:0.5〜2.0%を含み、残部が Mg および不純物
(E)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、希土類元素:1.0〜3.0%を含み、残部が Mg および不純物
A magnesium-based alloy wire,
Obtained by drawing at 30 ~ 300 ° C.,
Consisting of a crystal structure,
When the surface roughness of the wire surface is Rz ≤ 10 μm,
A magnesium-based alloy wire comprising any one of the following chemical components (A) to (E):
(A) In mass%, Al: 0.1 to 12.0%, Mn: 0.1 to 1.0%, the balance being Mg and impurities
(B) by mass% Al: 0.1 ~ 12.0% Mn: it includes 0.1% to 1.0%, further Zn: 0.5 to 2.0% Si: includes 0.3 to 2.0% of one or more elements selected from the remainder Mg and impurities
(C) In mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, Zr: 0.4 to 2.0%, the balance being Mg and impurities
(D) In mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, Zr: 0.4 to 2.0%, Mn: 0.5 to 2.0%, the balance being Mg and impurities
(E) In mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, rare earth element: 1.0 to 3.0%, the balance being Mg and impurities
マグネシウム基合金ワイヤであって、
30 300 ℃での引き抜きにより得られ、
結晶構造からなり、
ワイヤ表面の軸方向残留引張応力が80MPa以下で、
以下の(A)〜(E)のいずれかの化学成分からなることを特徴とするマグネシウム基合金ワイヤ。
(A)質量%で、Al:0.1〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、残部が Mg および不純物
(B)質量%で、Al:0.1〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、さらにZn:0.5〜2.0%、Si:0.3〜2.0%から選択される元素を1種以上含み、残部が Mg および不純物
(C)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%を含み、残部が Mg および不純物
(D)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%、Mn:0.5〜2.0%を含み、残部が Mg および不純物
(E)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、希土類元素:1.0〜3.0%を含み、残部が Mg および不純物
A magnesium-based alloy wire,
Obtained by drawing at 30 ~ 300 ° C.,
Consisting of a crystal structure,
When the residual tensile stress in the axial direction on the wire surface is 80 MPa or less,
A magnesium-based alloy wire comprising any one of the following chemical components (A) to (E):
(A) In mass%, Al: 0.1 to 12.0%, Mn: 0.1 to 1.0%, the balance being Mg and impurities
(B) by mass% Al: 0.1 ~ 12.0% Mn: it includes 0.1% to 1.0%, further Zn: 0.5 to 2.0% Si: includes 0.3 to 2.0% of one or more elements selected from the remainder Mg and impurities
(C) In mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, Zr: 0.4 to 2.0%, the balance being Mg and impurities
(D) In mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, Zr: 0.4 to 2.0%, Mn: 0.5 to 2.0%, the balance being Mg and impurities
(E) In mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, rare earth element: 1.0 to 3.0%, the balance being Mg and impurities
50℃以上で引き抜きを行うことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のマグネシウム基合金ワイヤ。The magnesium-based alloy wire according to any one of claims 1 to 9, wherein the wire is drawn at 50 ° C or higher. 直径dに対し、長さLが1000d以上であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のマグネシウム基合金ワイヤ。The magnesium-based alloy wire according to any one of claims 1 to 10, wherein the length L is 1000d or more with respect to the diameter d. 直径dが0.1mm以上10.0mm以下であることを特徴とする請求項11に記載のマグネシウム基合金ワイヤ。12. The magnesium-based alloy wire according to claim 11, wherein the diameter d is 0.1 mm or more and 10.0 mm or less. 引張強度が250MPa以上であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のマグネシウム基合金ワイヤ。The magnesium-based alloy wire according to any one of claims 1 to 12, wherein the tensile strength is 250 MPa or more. 引張強度が300MPa以上であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のマグネシウム基合金ワイヤ。The magnesium-based alloy wire according to any one of claims 1 to 12, wherein the tensile strength is 300 MPa or more. 絞りが30%以上であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のマグネシウム基合金ワイヤ。The magnesium-based alloy wire according to any one of claims 1 to 12, wherein the drawing is 30% or more. 絞りが40%以上であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のマグネシウム基合金ワイヤ。13. The magnesium-based alloy wire according to claim 1, wherein the drawing is 40% or more. 伸びが6%以上12%未満であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のマグネシウム基合金ワイヤ。The magnesium-based alloy wire according to any one of claims 1 to 12, wherein the elongation is 6% or more and less than 12%. 伸びが12%以上であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のマグネシウム基合金ワイヤ。The magnesium-based alloy wire according to any one of claims 1 to 12, wherein the elongation is 12% or more. YP比が0.75以上0.90未満であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のマグネシウム基合金ワイヤ。13. The magnesium-based alloy wire according to claim 1, wherein a YP ratio is 0.75 or more and less than 0.90. YP比が0.90以上であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のマグネシウム基合金ワイヤ。The magnesium-based alloy wire according to any one of claims 1 to 12, wherein the YP ratio is 0.90 or more. 比τ0.2/τmaxが、0.50以上0.60未満であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のマグネシウム基合金ワイヤ。13. The magnesium-based alloy wire according to claim 1, wherein the ratio τ 0.2 / τ max is 0.50 or more and less than 0.60. 比τ0.2/τmaxが、0.60以上であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のマグネシウム基合金ワイヤ。13. The magnesium-based alloy wire according to claim 1, wherein the ratio τ 0.2 / τ max is 0.60 or more. ワイヤ表面の軸方向残留引張応力が10MPa以下であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のマグネシウム基合金ワイヤ。13. The magnesium-based alloy wire according to claim 1, wherein an axial residual tensile stress on the wire surface is 10 MPa or less. ワイヤを構成する合金の結晶粒径が5μm以下であることを特徴とする請求項1〜12に記載のマグネシウム基合金ワイヤ。13. The magnesium-based alloy wire according to claim 1, wherein a crystal grain size of an alloy forming the wire is 5 μm or less. 3μm以下の平均粒径を有する結晶粒の面積率が、全体の10%以上であることを特徴とする請求項7に記載のマグネシウム基合金ワイヤ。8. The magnesium-based alloy wire according to claim 7, wherein an area ratio of crystal grains having an average grain size of 3 μm or less is 10% or more of the whole. ワイヤの横断面形状が、非円形断面であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のマグネシウム基合金ワイヤ。13. The magnesium-based alloy wire according to claim 1, wherein the wire has a non-circular cross-sectional shape. ワイヤの偏径差が0.01mm以下であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のマグネシウム基合金ワイヤ。The magnesium-based alloy wire according to any one of claims 1 to 12, wherein a deviation in diameter of the wire is 0.01 mm or less. 化学成分が上記(A)または(B)で、Alの含有量が0.1〜2.0%未満であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のマグネシウム基合金ワイヤ。13. The magnesium-based alloy wire according to claim 1, wherein the chemical component is (A) or (B) and the content of Al is 0.1 to less than 2.0%. 化学成分が上記(A)または(B)で、Alの含有量が2.0%以上であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のマグネシウム基合金ワイヤ。The magnesium-based alloy wire according to any one of claims 1 to 12, wherein the chemical component is (A) or (B) and the content of Al is 2.0% or more. 請求項1〜29のいずれかに記載のマグネシウム基合金ワイヤをばね加工したことを特徴とするマグネシウム基合金ばね。A magnesium-based alloy spring obtained by subjecting the magnesium-based alloy wire according to claim 1 to spring processing. 直径が0.8〜4.0mmの溶接線であることを特徴とする請求項1〜29のいずれかに記載のマグネシウム基合金ワイヤ。The magnesium-based alloy wire according to any one of claims 1 to 29, wherein the wire is a welding wire having a diameter of 0.8 to 4.0 mm. 下記の(A)〜(E)のいずれかの化学成分からなって結晶構造を有するマグネシウム基合金の原料母材を用意する工程と、
(A)質量%で、Al:0.1〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、残部が Mg および不純物からなるマグネシウム基合金母材
(B)質量%で、Al:0.1〜12.0%、Mn:0.1〜1.0%を含み、さらにZn:0.5〜2.0%、Si:0.3〜2.0%から選択される元素を1種以上含み、残部が Mg および不純物からなるマグネシウム基合金母材
(C)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%を含み、残部が Mg および不純物からなるマグネシウム基合金母材
(D)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、Zr:0.4〜2.0%を含み、さらにMn:0.5〜2.0%を含み、残部が Mg および不純物からなるマグネシウム基合金母材
(E)質量%で、Zn:1.0〜10.0%、希土類元素:1.0〜3.0%を含み、残部が Mg および不純物からなるマグネシウム基合金母材
上記原料母材を30 300 ℃にて引き抜き加工することで線状に加工する工程とを具えることを特徴とするマグネシウム基合金ワイヤの製造方法。
A step of preparing a raw material base material of a magnesium-based alloy having a crystal structure composed of any of the following (A) to (E) chemical components,
(A) Magnesium-based alloy base material containing, by mass%, Al: 0.1 to 12.0% and Mn: 0.1 to 1.0%, with the balance being Mg and impurities
(B) by mass% Al: 0.1 ~ 12.0% Mn: it includes 0.1% to 1.0%, further Zn: 0.5 to 2.0% Si: includes 0.3 to 2.0% of one or more elements selected from the remainder Magnesium base alloy base material consisting of Mg and impurities
(C) Magnesium base alloy base material containing, by mass%, Zn: 1.0 to 10.0% and Zr: 0.4 to 2.0%, with the balance being Mg and impurities
(D) Magnesium base alloy base material containing, by mass%, Zn: 1.0 to 10.0%, Zr: 0.4 to 2.0%, further containing Mn: 0.5 to 2.0%, and the balance being Mg and impurities
(E) Magnesium-based alloy base material containing 1.0 to 10.0% of Zn, 1.0 to 3.0% of rare earth element and the balance being Mg and impurities by mass%, and drawing the above base material at 30 to 300 ° C. And a step of processing the wire into a linear shape.
引き抜き加工温度が50℃以上300℃以下であることを特徴とする請求項32に記載のマグネシウム基合金ワイヤの製造方法。The method for producing a magnesium-based alloy wire according to claim 32, wherein the drawing temperature is 50 ° C or more and 300 ° C or less. 一回の引き抜き加工における断面減少率が10%以上であることを特徴とする請求項32に記載のマグネシウム基合金ワイヤの製造方法。33. The method for producing a magnesium-based alloy wire according to claim 32, wherein a cross-sectional reduction rate in one drawing is 10% or more. 引き抜き加工におけるトータルの断面減少率が15%以上であることを特徴とする請求項32に記載のマグネシウム基合金ワイヤの製造方法。33. The method for producing a magnesium-based alloy wire according to claim 32, wherein a total cross-sectional reduction rate in the drawing process is 15% or more. 引き抜き加工の線速が1m/min以上であることを特徴とする請求項32に記載のマグネシウム基合金ワイヤの製造方法。33. The method for producing a magnesium-based alloy wire according to claim 32, wherein a linear velocity of the drawing is 1 m / min or more. 引き抜き加工温度への昇温速度が1℃/sec〜100℃/secであることを特徴とする請求項32に記載のマグネシウム基合金ワイヤの製造方法。33. The method for producing a magnesium-based alloy wire according to claim 32, wherein the rate of temperature rise to the drawing temperature is 1 ° C / sec to 100 ° C / sec. 引き抜き加工を穴ダイスまたはローラダイスにより行うことを特徴とする請求項32に記載のマグネシウム基合金ワイヤの製造方法。33. The method for producing a magnesium-based alloy wire according to claim 32, wherein the drawing is performed by a hole die or a roller die. 引き抜き加工は複数の穴ダイスまたはローラダイスを用いて多段階に行うことを特徴とする請求項32に記載のマグネシウム基合金ワイヤの製造方法。33. The method for producing a magnesium-based alloy wire according to claim 32, wherein the drawing is performed in multiple stages using a plurality of hole dies or roller dies. 引き抜き加工を50℃未満で行うことを特徴とする請求項32に記載のマグネシウム基合金ワイヤの製造方法。33. The method for producing a magnesium-based alloy wire according to claim 32, wherein the drawing is performed at less than 50 ° C. 引き抜き加工を施した後、得られた線状体を100℃以上300℃以下の温度に加熱することを特徴とする請求項32または40に記載のマグネシウム基合金ワイヤの製造方法。41. The method for producing a magnesium-based alloy wire according to claim 32, wherein the obtained linear body is heated to a temperature of 100 ° C. or more and 300 ° C. or less after drawing.
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